1机械工业第四设计研究院有限公司519000；2中国建筑第五工程局有限公司410004
摘要：在我国社会主义市场经济高速发展的今天，人们对于建筑空间和结构提出了新要求，在这样的形势下，短肢剪力墙结构应运而生。短肢剪力墙作为当今建筑结构的主要组成部分，其结构设计是否合理、质量是否合格直接影响着高层建筑的安全以及质量。基于此，本文就从建筑工程短肢剪力墙结构设计展开分析。
关键词：建筑工程；短肢剪力墙；结构设计
1、短肢剪力墙结构的概念
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5～8倍剪力墙结构，常用的型式有一字型、十字型、折线型、T型、L型、Z字型等等。
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。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。
2、短肢剪力墙结构的优点
现代城市住宅建筑高度、安全性能及质量等各方面要求越来越高，普通框架结构、剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔使建筑不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能新的住宅结构型式，即当前的“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。其有点在于它结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；布置形式灵活，可选择的方案较多，楼盖方案简单；连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。这两种建筑结构一定程度上解决了普通框架、剪力墙结构在建筑空间中的不足，所以在当前建筑设计中，获得了众多建筑师们的肯定，更收房地产开发商及房产使用中的欢迎。当前短肢剪力墙结构应用十分广泛。在12～16层的小高层建筑结构设计中，采用短肢剪力墙结构既能保证建筑整体结构的刚度、位移，又能让室内空间保持方正。另外，短肢剪力墙的受力及变形特征，类似以框架-剪力墙结构，但比它的刚度分配、内力分配更合理，且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。
3、实例分析建筑工程短肢剪力墙结构设计
3.1工程概况
某高层住宅建筑面积为3876㎡，标准层建筑面积为338㎡。纵向总长度为24.97m，横向总长度为14.3m。开间为3.3m～5.1m，进深为4.5m～6m。层数为十一层，局部跃十二层。其中一至十一层层高为2.9m，十二层层高为2.7m。建筑总高度为36.95m。外墙采用300mm空心砖，内夹70厚水泥聚苯板，内墙采用200厚空心砖。结构形式采用短肢剪力墙，楼盖采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，墙、柱、梁均为现浇，抗震设防烈度为七度。
3.2主体结构设计
3.2.1结构选型
根据开发商的要求，房间内不允许露出柱或梁等结构构件。该工程可供选择的结构方案有异形柱框架剪力墙结构和短肢剪力墙结构。由于异形柱框架结构要求肢高与肢厚之比不应大于4，且柱的净高与柱截面长边尺寸之比不宜小于4、不应小于3，由此对截面尺寸产生了限制。经初步估算，采用异形柱框架时柱的轴压比超出限值，异形柱框架结构的高度限值为35m，该工程的建筑高度为36.95m。且当地对异形柱框架结构的高度限值更为严格，故决定不采用异形柱框架结构。对于短肢剪力墙结构，经初步估算，其轴压比、侧移、扭转及总高度限值等方面均能满足要求，故最终决定采用短肢剪力墙结构。
3.2.2结构布置
①由于高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，该工程沿楼梯间布置长剪力墙，并结合电梯间形成短肢剪力墙-筒体结构。在其余部位，采用小开间布置剪力墙的方式，沿内外墙交接处布置短肢剪力墙。为增加短肢剪力墙的侧向刚度，尽量将短肢剪力墙布置成T形、L形或H形。
②合理布置水平抗侧力结构，各个轴线的水平抗侧构件尽量分布均匀、对称，以减少结构的扭转。在布置剪力墙时，随时应用SATWE程序对结构进行分析，并根据分析结果，调整各轴线上的墙肢长度，尽量减少结构的质量中心与刚度中心的偏差。根据相关规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。该工程控制在1.06倍。
③控制剪力墙的轴压比不超过规定的限值。该工程为二级抗震等级，按14kN/㎡估算，将短肢剪力墙的轴压比限制在0.6以下，对于一字型短肢剪力墙，轴压比控制在0.5以下。墙肢长为肢厚的5～8倍，同时要兼顾建筑门窗洞口的要求。剪力墙外墙厚为250mm，内墙厚为200mm。±0.000以下墙肢加厚100mm。
④保持竖向刚度连续，四层以下采用C40级砼，五～八层采用C35级砼，九层以上采用C30级砼，梁、楼板采用C25砼。剪力墙截面沿竖向不变化。
⑤为加强结构整体性，楼屋盖均采用现浇。
3.3主要分析结果
SATWE是专门为多高层建筑结构分析而研发的空间组合结构有限元分析软件，适用于各种复杂体型的高层钢筋混凝土结构体系计算。SATWE是以壳元理论为基础构造一通用的超单元墙元为模拟剪力墙，它不仅具有平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟剪力墙的受力状态。而且墙元的每个节点都具有空间6个自由度，可方便地与任意空间梁柱单元连接，无需任何附加约束。SATWE给楼板4种简化假定，即假定楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚带弹性连接板带和弹性楼板。采用SATWE程序进行分析，短肢剪力墙按元模型输入，短肢剪力墙间的梁作为连梁计算。
3.4与异形柱框架结构的比较
将该工程与同一小区条件类似并采用异形柱框架结构的工程相比，短肢剪力墙结构具有侧移小、刚度大的优点。
两个工程在墙柱钢筋用量方面，短肢剪力墙比异形柱多4.8kg/㎡，而梁的钢筋短肢剪力墙比异形柱少14.87kg/㎡，这是由于短肢剪力墙结构梁的跨度比异形柱框架梁的跨度小；在墙柱混凝土用量方面，短肢剪力墙比异形柱混凝土用量多0.1m3/㎡，梁的混凝土用量短肢剪力墙比异形柱框架结构少0.022m3/㎡。模板总用量短肢剪力墙结构比异形柱框架结构多0.49㎡/㎡。
结束语
短肢剪力墙具有许多优点和特殊性能，其可以灵活布置，墙肢可长可短，并且房间内不会出现露梁露柱的现象。因此，在进行短肢剪力墙结构设计时，应考虑多方面的因素，掌握其结构设计要点，选择合理的布置形式，为其在今后建筑工程中的应用打下夯实的基础。
参考文献
[1]傅剑斌.浅谈建筑短肢剪力墙结构设计[J].建材发展导向.2013.
[2]林靖.谈高层建筑中短肢剪力墙结构设计[J].建筑工程技术与设计，2016.