短肢剪力墙的定义

短肢剪力墙专题-1-短肢剪力墙一、短肢剪力墙的定义（1）短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙；（2）高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；（3）短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。二、短肢剪力墙的界定方法规程相关规定：《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。短肢剪力墙结构的下限：当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使置筒体，也不能采用。其最大适用高度比高规表4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构。短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。当采用壳元模型时，应加细单元的划分。（宜把默认的2改为1）短肢剪力墙专题-2-短肢剪力墙结构有时用薄壁杆元（TAT）可能更合适。因短肢墙的模型更符合薄壁杆元模型，采用壳元则有单元划分不细的问题。三、短肢剪力墙的与异形柱的区别对于12～16层的小高层建筑结构，采用既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理。所以短肢剪力墙结构得以普遍应用。短肢剪力墙的受力、变形特征，类似以框剪结构。但比框架结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。1、短肢墙与异形柱的区别截面尺寸：柱：H/B；3；（单肢）异形柱：H/B；5；（一般柱肢数≤两肢）短肢剪力墙：5；H/B；8；（墙肢数≤两肢）剪力墙：H/B；8。（不限）当有大于两肢的短肢墙或异形柱时，尽管各肢的长宽比符合要求，也宜按墙输入、设计。2、短肢墙与异形柱的设计区别：异形柱：轴压比（按框架柱）、刚度（梁考虑刚域）、配筋（双偏压）、构造（按异形柱规程）。短肢墙：轴压比（按剪力墙）、刚度（墙输入、采用壳元或薄壁杆元）、配筋（按剪力墙）、构造（按高规的短肢墙构造）。弱短肢剪力墙（截面高厚之比小于5的墙肢）：高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为5的剪力墙；当其小于5时，其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。短墙（截面高度之比不大于3的墙肢）：高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.0%，箍筋应沿全高加密。3、短肢剪力墙结构的抗震加强抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。短肢剪力墙专题-3-抗震设计时，除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。4短肢剪力墙结构与转换层结构的混合设计讨论混合的结构类型，给设计来混淆，虽然不提倡，但是实际工程确实不时遇到。典型案例：下部是转换层结构，上部是短肢剪力墙结构。该结构类型的判断基于以下方面：①；短肢墙被下部托梁抬起，上下不连续，结构整体变形特征不符合短肢剪力墙（框剪）结构的形式。②；控制短肢剪力墙结构的倾覆弯矩失去依据，因为要求短肢墙上下连续，且下部短肢墙所占倾覆弯矩小于50%，此时所要求的“下部”已经失去。③；在加强区，“复杂高层结构”的设计要比“短肢剪力墙”结构严得多。结构的薄弱部位也是在底部转换层区，所以这类结构应该按“复杂高层结构”来设计。④；转换层上部剪力墙应按框支剪力墙结构的要求，设置加强钢筋。⑤；对于非加强区部位的短肢墙设计，可以参考“短肢剪力墙结构”的要求，适当加强构造。当然，也可以按短肢剪力墙结构设计的要求设计。四、短肢剪力墙结构抗震设计1．工程概况北京某工程，主体结构地上15层地下2层，建筑总面积14400m2，开发商为了降低成本，要求设计对结构方案进行优化设计，并要求在满足安全和使用的前提下，主体结构用钢量控制在60kg/m2以内，为了满足开发商的要求，设计作了以下两个方案的比较，并从中优选出最优方案短肢剪力墙专题-4-2．方案一：采用普通现浇钢筋混凝土抗震墙结构本方案的特点是依据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀，由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。但若房屋高度不大，反而会造成因刚度过大而招致较大的地震作用，而且造价也会增大，并非是理想的方案。本方案内力计算采用SATWE高层程序，计算结果列于附表1中。3．方案二：短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）结构近年来随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面不与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系，即所谓“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）”结构体系。“短肢”剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢（短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙），而且通常采用T形、L形、］形、+形等。当这些墙肢截面高度与墙厚之比小于等于3时，它已接近于柱的形式，但并非是方柱，因此称之为“异形柱”。故从广义角度讲，宜将这种结构体系称之为“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙结构体系）”。另外所谓”筒体”就是以楼电梯间所组成的钢筋混凝土核心筒；所谓“一般剪力墙”就是指墙肢截面高度与墙厚之比大于8的剪力墙。这种结构体系当时（2001年）无国家规范，但在我国南方应用较多，设计主要参考天津市标准“大开间住宅钢筋混凝土异形柱框架结构技术规范”（DB29-16-98）及广东省标准《钢筋混凝土异形柱设计规范》（DBJ/T15-15-95）。当然目前《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中已对短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）结构体系有了设计要求。本方案的特点：结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件，剪力墙的数量可多可少，剪力墙肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置；由于减少了剪力墙数量，而代之以轻质填充墙，不仅房屋总重量可以减轻，同时也可适当降低结构刚度，使地震作用减小，这不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利，同时也可降低工程造价，还可加快施工进度.这种结构体系通常视建筑平面及抗侧力的需要，将中心竖向交通区处理成为筒体，以承受主要水平力。对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系薄壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，我认为采用三维空间杆-墙组元分析方法计算模型更加符合实际情况，计算精度较高。本方案内力分析采用三维空间有限元分析软件SATWE程序计算。从以上两种方案计算结果分析可以看出，无论是结构受力还是经济指标，第二方案均优于第一方案另外对有底部大空间要求的转换层剪力墙结构，规范要求转换层上.下层的刚度比尽量接近1，抗震设短肢剪力墙专题-5-计时小于2。通常设计时，为满足此要求，增加转换层以下层的剪力墙数量（面积）是最有效和最合理的，但这往往受到限制，提高混凝土强度等级所产生的效果比较有限，因此设计中只能通过减小转换层以上的剪力墙数量（面积）来达到减小上部抗侧刚度的目的，而减少上部剪力墙面积的有效方法之一就是将上部剪力墙设计成短墙肢。这样既能有效的减小上部结构的抗侧刚度，又能减轻结构自重及地震力作用，达到安全经济的目的。4．在设计有关短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）结构时应注意的一些问题由于短肢剪力墙抗震性能差，在地震区应用经验不多，因此在设计时，首先要选则适合的计算软件，合理地选则计算分析方法，确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果合理性判断，特别要加强概念设计。对一些不利部为加强构造措施，在符合规范要求的情况下，短肢墙是没问题的。这就好比纯框架结构，对地震来说也是不利的结构形式，但大家不也一直在用。所以任何一种结构体系都有它的适用范围，只要我们能合理设计，安全应该没问题。（1）．高层点（板）式住宅采用短肢抗震墙结构体系，只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系，但在地震区，高层建筑中，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，要求设置剪力墙筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（一般剪力墙）共同抵抗水平力的结构。(2)．短肢墙的布置合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合，短肢墙布置应以T形、L形、］形、+形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。(3)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加墙其抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。(4)．主要抗侧力结构筒体（或长墙）一般利用楼、电梯间，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置使建筑产生过大的扭转效应，同时筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁净跨不宜过小（一般取4~6M），使其具有一定的耗能作用。(5)．短肢墙受力以承担竖向荷载为主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适当，墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左右为好，且墙厚不小于200MM，当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时，应按柱的要求进行设计，短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1。(6).短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。(7).对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。短肢剪力墙专题-6-(8).抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配