摘要：隨著經濟發展和生活水平的提高，人們對住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求也越來越高。本文對短肢剪力墻結構的優點、設計的一般規定、受力性能特點、理想破壞模式、抗震薄弱環節及概念設計等問題作了詳細的探討。
　　關鍵詞：短肢剪力墻；結構設計；受力特點；概念設計
　　
　　
　　
　　1短肢剪力墻結構的優點
　　對于高層住宅，采用框架結構時，因柱的局部突出而影響結構的平面布局和美觀效果。采用一般剪力墻結構，很難滿足底部有停車場等公共設施的建筑需求。同時，對于小高層住宅來說，采用小高層往往使結構剛度加大，有效質量也隨之加大，從而使得地震作用較大。短肢剪力墻結構克服了上述缺陷，依據自身的平面靈活性來調整結構結構的理想剛度，形成了一種短肢剪力墻為主的“短肢”剪力墻結構體系。短肢剪力墻是指截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻，常用的有“L”、“T”“十”字型及少量的“一”字型。這種結構較一般剪力墻有如下優點：
　　（1）墻肢較短，具有較強的靈活性和可調整性，容易滿足建筑空間和平面布局的要求
　　（2）墻的數量可多可少，墻肢可長可短，主要視抗側力需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置；
　　（3）造價相對普通剪力墻結構低，滿足建筑節能的要求；
　　（4）可開較大的洞口，建筑可獲得較好的采光和通風效果；輕質砌體代替減少了的剪力墻，減小結構整體剛
　　度，減輕結構自重，降低地震作用
　　（5）墻肢高寬比較大，故水平荷載作用下墻體的破壞一般外彎曲破壞，屬延性破壞；
　　（6）連梁跨高比較大，以彎曲破壞為主，地震作用下首先在弱連梁兩端出現塑性鉸，耗能性能較好；
　　（7）合理的短肢剪力墻設計可使墻的承載力得到充分的發揮，靈活的調整性很容易使得結構的質心與重心接近或重合。
　　
　　2短肢剪力墻結構設計的一般規定
　　2.1結構布置
　　短肢剪力墻結構的一般布置原則：短肢墻的數量應當適中，滿足豎向荷載和抗側力需要即可；短肢墻應盡量均勻分布，其軸向應力不應相差懸殊，當有抗震要求或風力較大或平面凹凸較多時，在平面外邊緣及角點處，特別是外凸部分，布置必要的短肢墻以加強其整體性和滿足平面剛性的要求；各短肢墻應盡量對齊、拉直，使之與連梁一起構成較規整且連續跨數較多的抗側力片，當不能完全做到時也允許局部互相錯開，每道短肢墻與兩個方向的梁連結，連梁盡可能布置在墻肢的豎平面內，連梁寬度一般宜與墻肢厚度相等；墻肢不宜過厚，盡量不凸出或少凸出間隔墻表面，但亦不應太薄以導致穩定性差和施工困難，以采用200mm、250mm或300mm為宜；可以混合布置部分較長的墻或醫形柱；
　　2.2適用高度
　　7度抗震設計最大高度為100m，8度為60m，B級高度高層建筑和9度抗震設計的A級高度的高層建筑，即
　　使設置筒體，也不應采用短肢剪力墻體系。
　　2.3軸壓比限值
　　根據國內外目前所做的試驗結果，當剪力墻所承受的軸壓力較大時，延性較差，原因在于此時剪力墻處在壓彎狀態下，受壓區較高，呈小偏心狀態，所以要限制軸壓比。考慮改善延性，短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6、0.7.對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪墻，由于延性較差，軸壓比限值相應降低0.1.
　　2.4肢厚比限值
　　肢厚比小的結構墻肢強度儲備不大，肢厚比大的結構墻肢強度儲備充足安全性好，但其材料特性不能充分發揮，經濟性差，從結構的綜合性能看，肢厚比為6.0～7.0的短肢剪力墻結構性能較好，同時具有一定的能量儲備，材料性能發揮較為充分。
　　2.5連梁跨高比限值
　　隨著連梁跨高比的減小，短肢剪力墻的開裂荷載屈服、荷載、極限荷載逐漸增大，但當連梁跨高比減小到一
　　定程度，增大幅度逐漸減小，連梁跨高比為1.5左右的短肢剪力墻試體的綜合性能較好。
　　2.6抗震等級劃分
　　建筑高度越高，地震反應越大，抗震要求越高。抗震等級是考慮到地震作用（設防烈度、場地類別）、結構類型和房屋高度確定的，由于短肢剪墻的抗震性能較差，地震區應用經驗不多，新高規第七章規定其抗震等級應
　　比國際規定的剪力墻的抗震等級提高一級采用。
　　
　　3短肢剪力墻的受力性能特點和理想破壞模式
　　3.1短肢剪力墻的受力特點
　　（1）短肢剪力墻主要受力特點是以整體彎曲為主，大多數樓層的墻肢沒有反彎點。整體水平位移曲線與豎向
　　懸臂柱相似，以彎曲型為主
　　（2）短肢剪力墻結構體系中連梁是一個耗能構件，在振動臺試驗中出現了兩種破壞形態：彎曲破壞和剪切破
　　壞。
　　（3）構件的延性隨肢高后比的增加迅速降低，構件的承載力并未隨墻肢剛度的增加而增加。連梁和墻肢的剛
　　度比影響短肢墻的受性能，取0.03～0.05范圍內較好。
　　（4）短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣及角部處的墻肢首先開裂，因此應加強抗震構造措施。
　　（5）一字型墻肢的破壞最為嚴重，短肢剪力墻應盡量設翼緣。
　　（6）短肢剪力墻是一種強肢弱梁型的聯肢剪力墻，在大部分情況下連梁首先開裂，然后墻肢開裂。
　　2.2 理想破壞模式
　　根據短肢剪力墻結構實驗研究資料，實驗模型結構按現行規范設計(混合鉸機制)，而實驗得出的結果卻是梁鉸機制。因結構中短肢墻和連梁之間存在著明顯的剛度級差，因此認為用梁鉸機制作為結構的抗震設防對策是合理的。
　　（1）如果能保證梁先屈服產生塑性鉸的前提下，短肢墻呈現反彎點不斷上升，剪跨比迅速增大，墻肢最終破壞，因此只要解決墻根延性問題就可以達到豎向構件延性破壞的目的。
　　（2）以梁作為主要耗能構件，用梁構件可接受的損傷來達到保護豎向構件的目的，這對結構延性和震后修復均有利。
　　（3）梁鉸機構的墻根塑性鉸導致的短肢墻轉角遠小于柱塑性鉸機構的塑性鉸導致的短肢墻轉角，混合鉸機制的塑性鉸轉角介于兩者之間，這有利于墻延性構造處理。
　　（4）除底層外，理論上消除了結構薄弱層。可見，為了提高整體結構的延性，使結構破壞呈現整體破壞機制，要利用正確的概念設計，必須保證梁的屈服先于豎向構件的屈服，讓水平構件能充分耗散地震能量，從出鉸順序看應先中下部梁端塑性鉸，逐漸向頂部發展，最后墻根部出現塑性鉸。因此加強墻根部的強度，推遲墻根部塑性鉸的產生及控制墻梁剛度比控制連梁高跨比，達到梁彎曲破壞的目的是短肢墻設計的重點。
　　
　　3短肢剪力墻的配筋計算
　　按照我國《高層建筑混凝土結構技術規程（JG13-2002），當墻厚小于或等于250mm時，墻肢端部的暗柱面積Ac=1.5－2.0bw這是合適的。但是隨著建筑物的層數越來越高，各墻肢的厚度也必將越來越厚，如果還是按上式計算，勢必造成很大浪費，與此同時還會出現暗柱主筋間距過大（＞250mm）。因此在實際設計中，可以根據不同墻厚取值，當bw＜250mm時，Ac=1.5－2.0bw，當bw＞250mm時，取Ac=1.0－1.5bw。
　　在運用程序計算短肢剪力墻時，其計算模型、構造要求和配筋方式均和普通剪力墻結構相同。在TAT.TBSA中就按照剪力墻結構輸入即可，并且TAT.TBSA的計算模型都是薄壁桿件模型和桿件。其中梁、柱均為普通空間桿件，每個端部有6個自由度，墻為薄壁桿件，比梁、柱多一個自由度，即多一個截面曲角。考慮了墻元非平面變形的影響，根據矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，假設樓板平面內剛度無限大，減掉部分未知量之后求解，它廣泛應用于各種平面布置，未知量少、精度高。但是，薄壁桿件模型在分析、結構布置復雜(含有轉換層)，并且比較低寬的剪力墻時，也存在一些不足，關鍵是薄壁桿件理論沒考慮剪切變形對結構的影響，當結構布置復雜時，變形將不協調。由于短肢剪力墻肢長與墻厚之比為5～8，本身就比較高細，更接近于桿件性能，因此，用TAT.TBSA計算短肢剪力墻結構能較好地反映結構的真實受力特征。
　　
　　4短肢剪力墻結構的抗震薄弱環節及概念設計
　　短肢剪力墻結構是介于框架-剪力墻結構和一般剪力墻結構之間的一種結構形式，其抗震薄弱環節是建筑平面外邊緣及角點處的墻肢、“一字形”短肢剪力墻及連梁。當有扭轉效應時，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢會首先開裂;在地震作用下，高層短肢剪力墻結構將以整體彎曲變形為主，短肢剪力墻因截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴重，尤其“一字形”小墻肢破壞最嚴重；在短肢剪力墻結構中，由于墻肢剛度相對減小，連接短肢剪力墻間的連梁已類似普通框架梁，其受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結構設計中對這些薄弱環節，應加強概念設計和抗震構造措施。
　　例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，必要時可用一般剪力墻來調整剛度中心，使剛度中心盡量接近建筑物質心，以減小扭轉效應；由于短肢剪力墻的抗側移剛度相對較小，故設計時應盡量利用電梯、樓梯問來形成一個核心筒，確保結構有足夠的剛度，共同抵抗水平力；核心簡作為主要抗側力構件時，設計中應保證核心筒與其外圍結構的連接區域可靠；短肢剪力墻的最小截面厚度要滿足規范要求的200mm，適當增加建筑平面外邊緣及角點處的墻肢厚度及長度，嚴格控制短肢剪力墻截面的軸壓比不超過規范要求，并加強短肢剪力墻(尤其是底部)的配筋，以提高墻肢的抗扭剛度、承載力和延性；短肢剪力墻截面小，壁薄，平面外穩定性差，故宜在兩個方向均有梁與之拉結，連梁宜布置在各肢的平面內，避免采用“一字形”墻肢，否則應采取加大配筋、減小軸壓比、設置端柱等加強措施；高層結構中連梁是一個耗能構件，連梁的剪切破壞會使結構的延性降低，對抗震不利，故連梁設計中應按“強剪弱彎”的原則進行，如對跨高比≥5的連梁應按框架梁進行設計，以保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞。
　　
　　
　　5結束語
　　短肢剪力墻結構并沒有被劃分為一種單獨的結構類型，而是剪力墻結構一種特殊結構形式的分支。由于該結構體系墻肢布置的靈活性和可調整性，使得其各項經濟指標都較一般剪力墻結構理想。在進行短肢剪力墻結構設計時，應根據整體結構的受力變形特征，運用結構概念設計的原則，采取恰當的抗震措施，保證結構的整體抗震性能，使整個結構具有必要的承載能力、剛度和延性。同時，應注重結合工程實際和經驗對軟件計算結果的判別，從而采取必要的措施。