韩金

摘 要：针对剪力墙输入存在的诸多问题，分析了短肢剪力墙在电梯间等部位采用异形柱输入的同时，还需对墙肢和连梁进行节点刚域刚度放大并考虑剪切变形的影响，最后得出按照异形柱输入模型后的轴压比和抗震等级的参考值。

关键词：剪力墙;刚度;数学模型

随着高层建筑结构的快速发展，剪力墙结构在建筑中的应用理论更加成熟[1，2]。但住户对住宅建筑的平面和空间使用要求逐渐提高，剪力墙的布置对建筑空间和结构要求愈来愈高，这就要求高层建筑住宅中剪力墙的布置受到多种限制[3-4]。因此，结合PKPM在土木结构设计分析软件的模拟研究，短肢剪力墙结构在PKPM软件分析中的应用有必要进行了分析与探讨。

1 短肢剪力墙的研究现状

工程应用中，对短肢剪力墙研究较少，多以异形柱和一般剪力墙的试验结果和设计方法作为参考依据。但目前短肢剪力墙在中高层建筑中得到广泛应用，因此对中高层建筑中的短肢剪力墙的研究具有重要意义[5]。随着专家和学者的不断研究，短肢剪力墙有许多优异的突破，大多数研究都是针对结构试验以及计算机模拟计算[6]。

1.1 试验研究方面

短肢剪力墙多用于高层住宅楼，其结构与普通剪力墙结构相比具有除结构核心区外的其余墙肢均可灵活布置，且房间内无露梁露柱现象。短肢墙结构中墙量较少，减轻了结构自重和水平地震作用，降低了钢筋混凝土用量。

程绍革等进行了1/20缩尺的短肢剪力墙高层建筑模型振动台试验，结果表明多遇地震下较低楼层的外围部分墙肢产生水平裂缝，罕遇地震下外围底部墙肢出现贯通水平裂缝后发生弯曲破坏，孤立小墙肢破坏严重[7]。因此，短肢剪力墙在水平荷载作用下的抗弯承载力和抗剪承载力较弱，延性和耗能能力较差，严重制约了短肢剪力墙的应用[8]。

1.2 计算机软件模拟方面

短肢剪力墙的结构布置方式灵活，墙肢可长可短，故而高层住宅中广泛运用。但是，由于这种结构体系结构布置不太规则，构件形式较多，故建议采用有限元分析软件进行计算。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。

周丽[9]采用三维分析方法对竖向构件采用开口薄壁杆模型进行了短肢剪力墙结构的TBSA软件和SATWE软件计算结果对比，结果表明TBSA软件的计算结果不能正确反映实际受力情况，SETWE软件的计算结果较为精确。高明涛[10]通过异形柱框架剪力墙结构和短肢剪力墙结构的对比分析，最终采用短肢剪力墙结构，轴压比、侧移、扭转及总高度限值等方面的均能满足规范要求。

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010认为应限制短肢剪力墙的应用范围。结构设计人员在用PKPM进行模型设计过程中遇到短肢剪力墙布置情况较少时，一般采用直接布置剪力墙、程序自动识别是否为短肢剪力墙的方法，PKPM2010版V2.2添加用户强制指定短肢剪力墙功能来满足结构设计人员需要。如果剪力墙结构中有个别小墙肢存在，不应当作短肢剪力墙结构计算，应该作为一般剪力墙结构计算。

2 设计中存在问题及解决方案

彭飞等指出《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中“短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙”的定义方法存在一定问题。因此计算时应将节点看做短肢剪力墙和连梁的刚域。笔者建议电梯间部位的短肢剪力墙可采用壁式框架的计算方法。

《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2017对异形柱抗震等级的规定和高规对A级高度的短肢剪力墙结构抗震等级的规定。抗震设计时短肢剪力墙抗震等级比剪力墙抗震等级提高一级。规范对异形柱的抗震等级要求低于短肢剪力墙的抗震等级，在结构设计过程中，把短肢剪力墙当作异形柱输入，在SETWE参数输入模块需要把电梯间处异形柱的抗震等级要按照短肢剪力墙的要求进行修改。

3 结语

（1）短肢剪力墙结构在设计时应考虑连梁和洞口对其受力的影响，尤其是在电梯间等部位。

（2）PKPM软件计算过程中按照异形柱输入模型的同时需要注意节点刚域对墙肢和连梁刚度的增加作用和剪切变形的影响，等效刚度取。

（3）按照异形柱输入的模型，需要参照短肢剪力墙的抗震等级和轴压比进行设计和校核。

参考文献：

[1]傅玉良.中、小高层短肢剪力墙的受力性能和试验研究[D].东南大学，2005：1-49.

[2]黄卫民.短肢剪力墙结构体系与应用研究[J].建筑工程技术与设计，2015（27）.

[3]Rong Bai-sheng. Short-limb wall structural system in high residential construction.Journal of Building Structures， 1997（06）：14-19.

[4]Liu Wei，Wang Yu，Zhao Yu-jie.Experimental research of short-limb wall without flange subjected to cyclic loading. Henan Sciences，2003，21（04）：461-464.

[5]楊正华，张敏，李松峰.短肢剪力墙结构力学性能分析[J].华东交通大学学报，2008，25（02）：16-21.

[6]容柏生.高层建筑中的短肢剪力墙结构体系[S].北京：第十四届全国高层建筑结构学术交流会，1996（10）.

[7]程绍革，陈善阳，刘经伟.高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究[J].建筑科学，2000（01）：12-16.

[8]李杰，吴建营，周德源等.L形和Z形宽肢异形柱低周反复荷载试验研究[J].建筑结构学报，2002（01）：9-15.

[9]周丽.高层住宅建筑中短肢剪力墙的运用[J].煤矿设计，2000（07）：34-36.

[10]高明涛.短肢剪力墙结构高层住宅设计[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011（06）：875-879.