短肢剪力墙住宅设计？
1短肢剪力墙的力学性能
1.1短肢剪力墙的定义
短肢剪力墙是一种联肢剪力墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JBJ3.2002)中对短肢剪力墙的定义是:短肢剪力墙是指墙肢截面高厚比为5 ~ 8的剪力墙；即短肢剪力墙应满足5 ≤/h≤ 8 (1)的力。短肢剪力墙结构与墙体结构相比更经济，结构为墙肢截面高度，%为墙肢截面厚度。仅从短肢剪力以上构件的几何尺寸来定义短肢剪力墙是不严格的，因为满足上述条件的各种结构形式的力学性能差异较大，导致短肢剪力墙结构设计的混乱。本文从经济和安全的角度出发，根据短肢剪力墙的受力特点，引入肢端强度系数和整体性系数C来限定短肢剪力墙为4J。
(1)短肢剪力墙应满足k[]≤"；，≤[](2)其中k是系数，0
1.2积分系数A对短肢剪力墙的影响
1.2.1积分系数对侧向位移曲线的影响
在水平荷载作用下，短肢剪力墙的侧移曲线呈明显的弯剪型，即底层楼板弯曲，力学性能良好；顶层为剪切型，力学性能较差。水平均布荷载作用下短肢剪力墙的侧移方程为:= P 1 Phen 1]+11i 2(1(一到1+_ 1)-1。0sh (~ Sinh (ko ~ h (Bujj，=11+A=+4 sound-z ' ' '为考虑剪切变形的连梁截面的等效惯性矩，分别为两个墙肢的惯性矩，和，4为两个墙肢的横截面积，h为墙的总高度，h为层高。
1.2.2积分系数对墙肢应力的影响
由外荷载引起的倾覆力矩可分为两部分:由两墙肢整体弯曲抵抗的部分和由两墙肢局部弯曲抵抗的部分。此时，两墙肢整体弯曲抵抗的外荷载倾覆力矩为M=kM(6)，两墙肢局部弯曲抵抗的倾覆力矩为m =(1-k)M(7)为外荷载产生的倾覆力矩，k为两墙肢整体弯曲抵抗的倾覆力矩的比例，其表达式为去掉I-cha ~+(。综上所述，在水平均布荷载下，当肢强系数较大时，侧移曲线反弯点的相对高度随着整体系数oc的增大而减小。当肢强系数较小时，侧移曲线拐点的相对高度随着整体系数的增大而增大。积分系数不能太小。
2高层住宅短肢剪力墙结构设计
2.1项目概述
该工程是鞍山市“都市阳光”住宅小区的一栋高层住宅。本文讨论的是伸缩缝截面。建筑面积3876m，标准层建筑面积338m。纵向总长24.97m，横向总长14.3m，开口3.3m ~ 5.1m，深度4.5m ~ 6m。楼层数十一，局部跳十二。一至十一层高度为2.9m，十二层高度为2.7m..建筑总高度36.95m，外墙为300mm空心砖加70厚水泥聚苯板，内墙为200厚空心砖。结构形式采用短肢剪力墙。楼板采用现浇钢筋混凝土密肋楼盖，现浇墙、柱、梁，抗震设防烈度为七度。
2.2短肢剪力墙结构设计中应注意的问题
(1)严格控制短肢墙的轴压比，尤其是没有翼缘或端柱的工字形短肢剪力墙。目前，根据国内外的研究成果，压弯剪力墙处于小偏心状态时延性较差。不仅如此，即使在大偏心受压状态下，如果轴压比大，混凝土受压区边缘应力也很高。如果混凝土没有约束或约束不够，就可能凝结:E先达到极限压应变，出现竖向裂缝，甚至压溃，使构件失去变形能力和承载能力。因此，在设计中，应严格控制短肢墙的轴压比，以保证短肢墙的延性。
(2)应采用三维计算方法分析结构的动力特性，计算构件的内力。这时对于竖向构件有薄壁杆件模型和墙元模型。前者是简化模型，但精度较低。后者是板单元和膜单元的组合，是一种高精度的力学模型。
(3)由于短肢剪力墙结构的抗侧刚度相对于普通剪力墙结构较小，宣布在设计中设置适当数量的长墙，或利用电梯、楼梯形成刚度较大的内筒，避免结构在设防烈度下产生较大变形，同时形成两道抗震设防措施。
(4)各墙肢的分布应尽可能均匀，使其刚度中心尽可能靠近建筑物质心；在抗震设计中，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部倾覆力矩不应小于结构底部倾覆力矩的50%。如有必要，可以通过添加长肢壁来调整刚度中心位置。
(5)短肢剪力墙结构体系的抗震薄弱环节是建筑外缘和转角处的墙肢，尤其是“工”字形短肢剪力墙，可能在与其连接的梁之前就已经破坏。比如高层短肢剪力墙结构有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢先开裂。因此，在设计中应采取必要的措施，如降低位于建筑物外棱角部位的短肢剪力墙的轴压比，增加纵筋和箍筋的配筋率，加强小墙肢的延性和抗震性能，避免形成孤立的工字形短肢剪力墙，以保证结构的安全性和实用性。
(6)要正确判断短肢剪力墙结构平面内梁的性能。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 5-2002)规定，剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁，应按连梁设计；当跨高比大于5时，应按框架梁设计。连梁的刚度变化直接影响结构的整体抗侧刚度。合理选择梁截面和配筋有利于提高结构的抗震性能。因此，在高层住宅短肢剪力墙结构的实际设计中，可以相对降低墙肢的刚度；不应降低连接墙肢的梁的刚度。只有这样，梁截面设计才容易满足规范要求，才是安全的。
2.3主体结构设计
(1)结构选型根据开发商要求，柱或梁等结构构件不允许在房间内外露。本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。异形柱框架结构要求肢高与肢厚之比不大于4，柱净高与柱截面长边尺寸之比不小于4和3J，限制了截面尺寸。根据初步估算，采用异形柱框架时，柱的轴压比超过限值，异形柱框架结构的高度限值为35m，本工程建筑高度为36.95m [6]。且本市对异形柱框架结构的高度限制较为严格，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、扭转和总高度限值均能满足要求，故最终决定短肢剪力墙结构。
(2)结构布局
结合本工程特点，在结构布置上，通过满足结构承载力、控制结构变形、减小扭转、控制轴压比等指标综合确定剪力墙的布置。结构布置主要采用以下措施[9-10]: ①根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)。高层建筑结构不宜采用短肢剪力墙的剪力墙结构。本工程沿楼梯间布置长剪力墙，结合电梯间形成短肢剪力墙和筒体结构。其他部分剪力墙布置在小开间，短肢剪力墙沿内外墙交接处布置。为了增加短肢剪力墙的抗侧刚度，短肢剪力墙应尽量布置成T形、L形或H形。
(2)水平抗侧力结构应合理布置，各轴水平抗侧力构件应尽量均匀对称分布，以减少结构的扭转。剪力墙布置时，利用SATWE程序随时对结构进行分析，并根据分析结果调整各轴上墙肢的长度，使结构的质心与刚度中心的偏差最小。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，考虑偶然偏心的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，对于A级高层建筑，不应大于楼层平均值的1.2倍和1.5倍。本项目控制在1.06倍。第一层刚度中心和质心坐标见表1。
(3)控制剪力墙的轴压比不超过规定限值。本工程属于二类抗震等级。根据14kN/m估算，短肢剪力墙轴压比限制在0.6以下，工字形短肢剪力墙轴压比控制在0.5以下。墙肢长度为肢厚的5 ~ 8倍，同时应考虑建筑门窗的要求。剪力墙外墙厚度为250nli/1，内墙厚度为200mm。±0.000以下墙肢加厚100 mm. (4)保持竖向刚度连续，以下四层为C40混凝土，五至八层为C35混凝土，九层以上为C30混凝土，梁和楼板为C25混凝土。剪力墙截面沿竖向不变。
⑤为加强结构整体性，采用现浇屋面。6.内墙梁的截面宽度为200毫米，外墙梁的截面宽度为250毫米。梁高根据1/10的净跨度初步确定。剪力墙的数量是结构设计中的一个关键问题。剪力墙太少，结构侧向刚度小，结构侧向位移大；剪力墙太多，地震力强，不经济。在框架-剪力墙结构的设计中，我们经常用一些指标来指导我们的剪力墙布置[11-14]比如墙比、平均压力、实际工程中剪力墙数量的参考等等。计算墙比有两种方法:“单位建筑面积墙长”和“单位建筑面积墙面积”。前者粗糙，后者体现了壁厚的因素。平均压力是楼板以上的重量除以墙、柱的横截面积，反映了结构的层数、重量、横截面积等因素。在提到实际工程中的剪力墙数量时，我们用“单位建筑面积的墙面积”的墙比值来比较。
(3)主要分析结果
SATWE是专门为多高层建筑结构分析开发的空间组合结构有限元分析软件，适用于各种复杂形状的高层钢筋混凝土结构的计算。SATWE是基于壳单元理论的通用超单元墙单元，用于模拟剪力墙。它不仅具有面内刚度，还具有面外刚度，能更好地模拟剪力墙的受力状态。而且墙单元的每个节点都有六个空间自由度，可以很容易地与任何空间梁柱单元连接，没有任何附加约束。SATWE对楼盖给出了四种简化假设，即楼盖全平面无限刚性、分块无限刚性、带弹性连接条的分块无限刚性和弹性楼盖假设。SATWE程序用于分析。短肢剪力墙作为墙元模型输入，短肢剪力墙之间的梁作为连梁计算。
3、异形柱框架结构的比较
与同小区类似条件、采用异形柱框架结构的工程相比，短肢剪力墙结构具有侧向位移小、刚度大的优点。短肢剪力墙与异形柱框架对比的钢筋和混凝土用量数据见表4。墙柱钢筋用量方面，短肢剪力墙比异形柱多4.8 kg/m，梁短肢剪力墙比异形柱少14.87kg/m，这是因为短肢剪力墙结构梁跨度小于异形柱框架梁跨度。墙柱混凝土用量方面，短肢剪力墙混凝土用量比异形柱多0.1/m，梁混凝土用量比异形柱框架结构少0.022m/m/m。短肢剪力墙结构总模板用量比异形柱框架结构多0.49 m2/m。
短肢剪力墙结构设计应在限制结构位移、减小扭转、控制轴压比的原则下，合理安排剪力墙的数量和位置，同时采取合理的构造措施，加强建筑屋面的刚度，设置暗柱，提高结构的整体性。在计算剪力墙的墙比时，要考虑建筑总高度和层数的因素，不断积累经验，使之更加合理。
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