短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若干問題的探討

劉溯

摘要 ：短肢剪力墻是指墻肢水平截面的高度與厚度之比為5～8的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻

關(guān)鍵詞 ：短肢剪力墻 多肢短肢剪力墻

1. 什么是短肢剪力墻

顧名思義，短肢剪力墻就是墻肢較短的剪力墻，但由于其在工程應(yīng)用中的復(fù)雜多樣性，對(duì)短肢剪力墻的判斷仍有一些問題需要討論。

1.1短肢剪力墻的高厚比要求

（1）短肢剪力墻與一般剪力墻的區(qū)分 《高規(guī)》規(guī)定，短肢剪力墻是指墻肢水平截面的高度與厚度之比為5～8的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻。

（2）短肢剪力墻與異型柱的區(qū)分

《異型柱規(guī)范》規(guī)定，異型柱是截面幾何形狀為L(zhǎng)形、T形和十字形，且截面各肢的高厚比不大于4的柱。這樣該規(guī)定就與《高層規(guī)程》7.1.2條的規(guī)定出現(xiàn)了不銜接的情況，即墻肢高厚比在4～5之問的構(gòu)件應(yīng)按異型柱設(shè)計(jì)還是按短肢剪力墻設(shè)計(jì)？《混凝土規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)構(gòu)件截面的長(zhǎng)邊（長(zhǎng)度）大于其短邊（厚度）的4倍時(shí)，宜按墻的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（3）墻與柱的區(qū)分 《抗震規(guī)范》6.3.6條規(guī)定，柱的截面長(zhǎng)邊與短邊的邊長(zhǎng)比不宜大于3；抗震墻的墻肢長(zhǎng)度不大于墻厚的3倍時(shí)，應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)?！陡咭?guī)》規(guī)定，矩形截面獨(dú)立墻肢高厚比不大于3時(shí)，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。這些規(guī)范的論述是一致的，高厚比小于3的豎向構(gòu)件應(yīng)按矩形柱設(shè)計(jì)。綜上，各類豎向構(gòu)件可用截面高厚比進(jìn)行區(qū)分：高厚比小于3為矩形柱，高厚比在3～4之間為異型柱，高厚比在4～8為短肢剪力墻，高厚比大于8為一般剪力墻。如果完全根據(jù)高厚比來界定短肢剪力墻，可能帶來一些問題。如墻厚大于400mm時(shí)，則400x8-3.2m以上的長(zhǎng)剪力墻也將劃入短肢剪力墻的范圍，這顯然是不合理的。

1.2多肢短肢剪力墻判定

在實(shí)際工程中，L形、T形、十形和Z形的短肢剪力墻大量應(yīng)用，且由于其比一字形短肢剪力墻的抗震性能強(qiáng)，延性及平面外穩(wěn)定較好，規(guī)范要求矩肢剪力墻應(yīng)盡可能設(shè)置翼緣。但規(guī)范規(guī)定的短肢剪力墻高厚比的判定方法僅適用于單肢剪力墻的判定，不適于多肢剪力墻的判定。PKPM結(jié)構(gòu)軟件規(guī)定，短肢剪力墻必須是不超過兩個(gè)墻肢且每個(gè)墻肢高厚比都小于8的剪力墻。軟件按此定義搜索和判定短肢剪力墻。需要說明的是，這個(gè)定義不是規(guī)范規(guī)定的，僅供參考。

1.3短肢剪力墻與兩側(cè)相連構(gòu)件剛度的關(guān)系

由于短肢剪力墻抗震能力較差，應(yīng)采取必要的加強(qiáng)措施，這是短肢剪力墻設(shè)計(jì)與一般剪力墻設(shè)計(jì)的差別之處。但如果與短肢剪力墻兩側(cè)相連的構(gòu)件剛度很大，使該墻抗震性能提高，就不一定需要采用加強(qiáng)措施，如《北京細(xì)則》規(guī)定，當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比雖為5～8，但墻肢兩側(cè)均與較強(qiáng)連梁（連梁凈跨與連梁截面高度之比≤2.5）或墻肢較短但與翼墻相連時(shí)（翼墻長(zhǎng)度應(yīng)不小于翼墻厚度的3倍），可不作為短肢剪力墻處理。

2.什么是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

準(zhǔn)確地說，規(guī)范并沒有將短肢剪力墻單獨(dú)劃分為一種結(jié)構(gòu)類型，而是將其稱為“短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)”，即其僅是剪力墻結(jié)構(gòu)的一種特殊形式，并且明確規(guī)定高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)，其所包含的普通剪力墻（主要是指結(jié)構(gòu)平面中部由剪力墻構(gòu)成晌簡(jiǎn)體，如樓梯問或電梯問）不能太少。以下為敘述方便，將這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。那么包含多少短肢剪力墻方可作為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呢？

2.1 短肢剪力墻數(shù)量的上限

《高規(guī)》規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，簡(jiǎn)體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。這個(gè)規(guī)定是短肢剪力墻數(shù)量的上限，即短肢剪力墻承擔(dān)的底部地震傾覆力矩不應(yīng)超過總力矩的50%。

2.2 短肢剪力墻數(shù)量的下限

規(guī)范未明確規(guī)定短肢剪力墻數(shù)量的下限，使許多人感到困惑，因此一些地方規(guī)范和文獻(xiàn)給出了一些參考意見：1）《高規(guī)解說>”…l指出，一般情況下，短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)中，短肢剪力墻承受的傾覆力矩可占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的40～6～50%。對(duì)于一般剪力墻結(jié)構(gòu)，如果存在少量的短肢剪力墻，則不必遵守《高規(guī)》7.1.2條規(guī)定。2）《北京細(xì)則》指出，由短肢剪力墻負(fù)荷的樓面面積比例超過60%（多層）或50%（高層）。3）《廣東高規(guī)》指出，短肢剪力墻的截面面積占剪力墻總截面面積的50%以上。4）《圖解手冊(cè)》”1指出，短肢剪力墻承受豎向荷載的面積較大，達(dá)到樓層面積的40%～50%以上（較高的建筑允許的面積應(yīng)該取更小的數(shù)量）。

2.3 小結(jié)

以上對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的論述雖不盡相同，判定的方法也各有側(cè)重，但其基本觀點(diǎn)是大致相同的，可以歸納為：1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)布置必要數(shù)量的簡(jiǎn)體或一般剪力墻。短肢剪力墻數(shù)量的上限為其承擔(dān)的傾覆力矩不應(yīng)大于總力矩的50%，否則應(yīng)調(diào)整設(shè)計(jì)。2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中包含的短肢剪力墻應(yīng)當(dāng)“較多”，其數(shù)量下限一般可控制在低于上限的一個(gè)較少范圍內(nèi)（約10%），超過此范圍不宜按短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3）判斷短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的方法很多，可以考查短肢剪力墻承擔(dān)的傾覆力矩比值，或其負(fù)荷的樓層面積比值，或其截面積所占的比值。4）對(duì)不是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中的短肢剪力墻，不應(yīng)按短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)滿足對(duì)小墻肢的要求。

3. 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)依據(jù)《高規(guī)》7.1.2條、《高規(guī)》7.2.1條等，進(jìn)行必要的加強(qiáng)。

4. 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是否節(jié)省工程造價(jià)

正方觀點(diǎn)：短肢剪力墻結(jié)構(gòu)比一般剪力墻結(jié)構(gòu)可降低結(jié)構(gòu)造價(jià)。原因：1）降低用鋼量，一般15層左右剪力墻結(jié)構(gòu)絢為65kg/m2，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)約為53kg/m2； 2）減輕結(jié)構(gòu)自重，一般剪力墻結(jié)構(gòu)為l3～l6kN/m2，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)為l0～l2kN/m2，由此可以減少樁基礎(chǔ)費(fèi)用。反方觀點(diǎn)：短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不能降低造價(jià)。原因：1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能不及普通剪力墻結(jié)構(gòu)的，必須加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施，特別是抗震等級(jí)提高一級(jí)后，用鋼量未必減少；2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不能采用普通剪力墻的大模板滑模施工工藝，增加了支模、砌填充墻、抹灰的工作量，增加了控制墻體裂縫的材料費(fèi)和工時(shí)費(fèi)用，延長(zhǎng)了施工工期，綜合造價(jià)未必能省。筆者觀點(diǎn)：正反兩方的說法都有道理，關(guān)鍵是看在什么地區(qū)，搞什么設(shè)計(jì)。如在我國(guó)南方的某些地區(qū)，抗震設(shè)防烈度較低，地基承載力較低，通常采用樁基礎(chǔ)時(shí)，選擇短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可以降低造價(jià)；而在我國(guó)北方的某些地區(qū)，抗震設(shè)防烈度較高，地基承載力較高，通常不采用樁基礎(chǔ)，選擇普通剪力墻結(jié)構(gòu)可以降低造價(jià)。

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