高层剪力墙结构中整体墙与联肢墙的比较分析（一）——受力分析

剪力墙结构是目前高层居住建筑中应用最广泛的一种结构型式，建筑方案确定后，合理布置剪力墙以及确定墙肢长度是进行剪力墙结构优化设计的关键。

剪力墙是结构的主要抗侧力构件，结构设计时应尽量减少墙肢独立抵抗水平作用的情况，同一方向的墙肢宜均匀对齐布置，在平面上形成多道联肢剪力墙协同工作。

    但是在实际的结构设计工作中，很多户型的房间进深在4～6米，为了两端搭梁通常是布置一整片墙，尤其是在分户墙位置以及内走廊公寓等建筑产品中经常出现。如果布置成双肢墙，每片墙肢长度2米左右，又多出2个暗柱，因暗柱配筋率远大于剪力墙分布筋的配筋率，设计人员一般会主观认为这样用钢量大、成本会高。

实际上是不是这样呢？我们选取高层剪力墙结构的住宅标准层进行比较，从受力性能和成本经济性两方面进行分析。

1 受力性能分析

1.1 剪力墙的分类

根据剪力墙开洞口情况，剪力墙可分为整体墙、小开口墙、双肢墙、多肢墙等。

整片剪力墙类似于一根悬臂梁，在水平力作用下，承受弯矩和剪力作用，底部弯矩和剪力最大，破坏形态主要受高宽比控制，随着高宽比增大，一般为斜压破坏、剪切破坏、弯曲破坏、压屈破坏、剪切滑移破坏。

    联肢墙在水平力作用下，墙肢承受弯矩和剪力作用，连梁主要作用是传递联肢剪力墙之间的剪力，联肢墙的破坏形态取决于连梁与墙肢的刚度之比。联肢墙的刚度、强度和延性性能介于整片剪力墙和两片独立剪力墙之间。

1.2 剪力墙的受力特点

剪力墙的变形特点为弯曲型变形，应具有延性，细高的剪力墙（高宽比大于3）容易设计成具有延性的弯曲破坏剪力墙。当墙肢长度较长时，为避免剪力墙的脆性及剪切破坏，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙。

结构规范《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.1.2条明确规定：剪力墙不宜过长，较长剪力墙宜设置跨高比较大的连梁将其分成长度较均匀的若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8m。

联肢墙是剪力墙结构设计中应用最广的墙肢类型，考虑到设计中联肢墙墙肢长度的不确定性，引入剪力墙整体系数的概念。剪力墙整体系数α是连梁总转角刚度与墙肢总线刚度的比值，是反映剪力墙整体性的重要参数，α值越大剪力墙的整体性越好，受力性能越接近悬臂式剪力墙，计算公式如下：

1.3联肢墙的墙肢适宜长度

通过对整体系数α=1.0～10.0的联肢墙进行有限元分析，可以得出如下结果：

（1）α<4.0时，连梁抗弯承载力较小，耗能效果不理想，在水平力作用下容易使墙肢间失去联系而变成多片悬臂式墙肢独立工作，结构设计不建议采用。

（2）α=4.0～6.0时，在水平力作用下连梁首先发生屈服，符合“强墙肢弱连梁”的抗震设计原则，结构设计推荐采用。

（3）α>6.0时，连梁抗弯刚度及承载力较大，水平力作用下连梁不容易发生屈服，多表现为剪力墙发生整体斜截面剪切破坏或正截面压弯破坏，剪力墙延性较差，结构设计应尽量避免采用。

为实现α=4.0～6.0的联肢剪力墙，通过计算汇总了墙肢长度取值参考，见表2。

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