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【摘要】多年来，广大劳动人民在同地震的抗争中积累了丰富的防震、抗震经验。当前，人们抗御地震的主要途径包括两个方面:一方面是地震预报，通过观察、研究地震发生前的预兆，在震前发出预报，以便及时采取措施，从而减少生命及财产损失，这是地震工作者的任务。但目前对地震的研究还不是很透彻，地震预报的准确性并不高;另一方面是工程抗震，研究如何提高建筑物抵抗地震的能力，使其在遭受地震时不致严重破坏。因此，本文进行高层住宅短肢剪力墙结构体系抗震性能分析具有重要意义
1 短肢剪力墙结构
（一）短肢剪力墙结构的定义
短肢剪力墙属于剪力墙结构，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3一2002，短肢剪力墙是指墙肢截面高度和厚度之比为5一8的剪力墙。短肢剪力墙的形状常为T形、L形、〕形、+形，短肢剪力墙水平断面多采用T形、L形、Z形等截面的形式，分别适用建筑内外墙交接处，墙体转角处和外墙连续短肢剪力墙的特点有以下几个方面：
1.结合建筑平面，利用隔墙位置来布置竖向构件，基本不与建筑使用功能发生矛盾。
2.墙的数量可多可少，肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度大小及刚度中心的位置。
3.布置灵活，较易处理支撑楼盖的要求，楼盖可用肋形梁楼盖，亦可用大跨度平板楼盖;
4.视建筑平面及抗侧力的需要，对中心竖向交通区可处理成筒体或同样做成短肢剪力墙。
5.由于剪力墙代之以短肢墙加砌体，房屋总重量可以减轻，加快了施工速度，地震反应因而减小，这又利于降低造价。
6.当下部数层要求为大空间时，相对普通剪力墙结构而言，较易通过转换层来处理上下部结构的关系。
（二）短肢剪力墙的受力特点
1短肢剪力墙一般情况下较为高细，破坏形态由受弯承载力控制，延性较好。
2短肢剪力墙结构体系中的连梁是一个耗能构件，在振动台试验中出现了两种破坏形态:弯曲破坏，剪切破坏。
3短肢剪力墙是一种强肢弱梁形的联肢墙，在大部分情况下连梁首先开裂，然后墙肢开裂。
4构件的延性随肢高厚比的增加迅速降低，构件的承载力并未随墙肢刚度的增加而增加。连梁和墙肢的刚度比影响短肢墙的受力性能，取在0.03-0.05范围内较好。
5墙肢的翼缘和腹板相交处应力集中现象明显，出现明显的上下贯通裂缝。
6短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘及角部处的墙肢，当有扭转效应时，这些部位的墙肢首先开裂，因此应加强抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。
7一字形墙肢的破坏最为严重。短肢剪力墙应尽量设翼缘。
（三）轴压比限值
根据国内目前所做的实验结果，当剪力墙所承受的轴压力较大时，延性较差，原因在于此时剪力墙处在压弯状态下，受压区较高，呈小偏心状态，所以要限制轴压比。出于改善延性的考虑，短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5，0.6，0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，由于延性较差，轴压比限值相应降低0.1。
（四）短肢剪力墙的布置
进行短肢剪力墙布置的时候，应注意使结构的刚度适宜，传力路径明确，结构专业应较早地介入建筑专业的方案设计，使结构布置既能满足建筑功能的要求，又能作到经济合理。
2 短肢剪力墙结构体系动力时程分析
在建筑物遭受强烈地震作用时，结构将进入弹塑性阶段，结构刚度随之发生变化，并出现了内力重分布。特别是对于复杂的不规则结构，其薄弱部位可能会在大震作用下首先进入塑性阶段，吸收大量地震能量后发生破坏，甚至可能因为局部破坏导致建筑物倒塌。以往的弹性分析方法无法准确地反映结构在大震作用下进入塑性阶段后的真实内力和变形状态，更不能给出结构地震反应的全过程。为了研究高层建筑结构的弹塑性变形和结构进入塑性阶段后的真实反应，非常有必要对结构进行弹塑性分析。结构地震反应的弹塑性动力时程分析法，是将建筑物作为弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，对运动方程直接积分，从而获得系统各质点的位移、速度、加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线。时程分析法考虑了地震动的峰值、频谱特性和持续时间三要素以及结构的动力特性等重要因素，因而该方法能比较准确完整地反映出结构在强烈地震作用下反应的全过程状况，到目前为止，弹塑性动力时程分析法被认为是进行抗震变形验算和震害分析最为精确可靠的方法。
目前，短肢剪力墙结构体系地震区应用经验不多。尽管我们在短肢剪力墙结构抗震性能研究方面已经取得了一定的成果，但是由于试验条件及试验成本的限制，我们还不能通过试验把短肢剪力墙结构体系的抗震性能研究透彻。因此，采用数值分析的方法对短肢剪力墙结构体系进行弹塑性性能分析，也就有了很重要的现实意义。本文采用弹塑性动力时程分析方法，计算短肢剪力墙结构的罕遇地震反应，根据计算结果，分析其抗震性能，检验罕遇地震作用下结构是否能满足抗震设防目标要求。
3 利用EPDA软件进行弹塑性动力分析
利用EPDA软件进行结构的弹塑性动力时程分析。EPDA是中国建筑科学研究院在原有的线弹性分析程序的基础上，开发的弹塑性动力时程分析软件。EPDA具有如下特点:
(l)完全空间化的计算模型。EPDA程序是完全基于空间模型而设计的，尽量做到计算模型能够真实地模拟结构的实际受力状态，最大限度地避免了计算模型所带来的计算误差。
(2)前后处理功能强。自动读取PMCAD的几何信息、荷载信息，SETWE、TAT、PMSAP软件模块的设计分析结果，对钢筋混凝土构件，自动读取计算配筋，用户可以交互修改实际配筋。
(3)程序所提供的材料本构关系力求做到准确和符合中国规范。钢材的本构关系采用双折线的弹塑性本构关系，用户可以自由控制塑性阶段的杨氏模量折减。混凝土的本构关系给出了双折线和三折线两种形式，可以考虑材料的受拉开裂、裂缝闭合、压碎退出工作等混凝土材料所特有的复杂特性;其中的三折线滞回本构关系是按照我国现行的混凝土规范采用等能量方法得到的，有着较高的拟合精度。
(4)EPDA程序采用了目前阶段可能使用的较为先进的梁单元模型。梁、柱、支撑等一维构件采用纤维束模型模拟，纤维束模型的适用性好，不受截面形式和材料限制，是一种较为精确的杆系有限单元模型。同时，程序给出了直观的杆系单元端部塑性铰判断方法。
(5)剪力墙的弹塑性性质模拟是混凝土结构弹塑性分析的难题，EPDA将弹性墙单元进行了推广，考虑其弹塑性性质，使用弹塑性墙单元来模拟剪力墙的弹塑性性质。这种单元计算效率高、精度好，可以较真实地分析和显示剪力墙的弹塑状态。
(6)为了提高程序的计算效率，EPDA程序的线性方程组解法在给出了通常的LDLT解法的同时，还给出了波前法和两种较为有效的有预处理功能的共扼斜量法(PCG)解法，使得程序的求解效率明显提高。
4 结论
结构抗震性能分析，就是通过结构地震作用效应及结构地震反应的计算，包括结构及其构件的地震内力(层剪力、截面弯矩、剪力和轴力等)计算和地震变形(侧移、层间侧移、构件挠度、截面转角等)计算，分析判断结构及构件在地震作用下的反应状况，从而为抗震设防提供量化依据，结构抗震构造措施也能做到有的放矢。本文研究高层住宅短肢剪力墙结构体系抗震性能对更好的发展住宅建设、满足人民长远的生活需要、建设更好更多的绿色住宅具有重要意义.
参考文献
[1]陈宗平,张喜德,苏益声,赵鸿铁. 一种新型混凝土异形柱——型钢混凝土异形柱的概念体系初探[J]. 四川建筑科学研究, 2006,(02)
[2]郭泽英,蒋周刚. 短肢剪力墙的修正空间刚度矩阵及动力反应分析[J]. 四川建筑科学研究, 2007,(03)
[3]阎艳伟,李青宁,郭泽英,贠亚军,李小梅. 短肢剪力墙结构精细弹塑性地震反应分析[J]. 四川建筑科学研究, 2008,(06)
[4]张守军,李青宁,李锐,方运红. T形短肢剪力墙弹塑性受力性能优化分析[J]. 四川建筑科学研究, 2009,(01)
[5]汪其兵. 长肢一字形截面柱极限承载力的研究[J]. 安徽水利水电职业技术学院学报, 2009,(03)
[6]曹万林,卢智成,张建伟. 三控制型核心筒悬挂结构振动台试验研究[J]. 北京工业大学学报, 2006,(02)
1 短肢剪力墙结构
（一）短肢剪力墙结构的定义
短肢剪力墙属于剪力墙结构，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3一2002，短肢剪力墙是指墙肢截面高度和厚度之比为5一8的剪力墙。短肢剪力墙的形状常为T形、L形、〕形、+形，短肢剪力墙水平断面多采用T形、L形、Z形等截面的形式，分别适用建筑内外墙交接处，墙体转角处和外墙连续短肢剪力墙的特点有以下几个方面：
1.结合建筑平面，利用隔墙位置来布置竖向构件，基本不与建筑使用功能发生矛盾。
2.墙的数量可多可少，肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度大小及刚度中心的位置。
3.布置灵活，较易处理支撑楼盖的要求，楼盖可用肋形梁楼盖，亦可用大跨度平板楼盖;
4.视建筑平面及抗侧力的需要，对中心竖向交通区可处理成筒体或同样做成短肢剪力墙。
5.由于剪力墙代之以短肢墙加砌体，房屋总重量可以减轻，加快了施工速度，地震反应因而减小，这又利于降低造价。
6.当下部数层要求为大空间时，相对普通剪力墙结构而言，较易通过转换层来处理上下部结构的关系。
（二）短肢剪力墙的受力特点
1短肢剪力墙一般情况下较为高细，破坏形态由受弯承载力控制，延性较好。
2短肢剪力墙结构体系中的连梁是一个耗能构件，在振动台试验中出现了两种破坏形态:弯曲破坏，剪切破坏。
3短肢剪力墙是一种强肢弱梁形的联肢墙，在大部分情况下连梁首先开裂，然后墙肢开裂。
4构件的延性随肢高厚比的增加迅速降低，构件的承载力并未随墙肢刚度的增加而增加。连梁和墙肢的刚度比影响短肢墙的受力性能，取在0.03-0.05范围内较好。
5墙肢的翼缘和腹板相交处应力集中现象明显，出现明显的上下贯通裂缝。
6短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘及角部处的墙肢，当有扭转效应时，这些部位的墙肢首先开裂，因此应加强抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。
7一字形墙肢的破坏最为严重。短肢剪力墙应尽量设翼缘。
（三）轴压比限值
根据国内目前所做的实验结果，当剪力墙所承受的轴压力较大时，延性较差，原因在于此时剪力墙处在压弯状态下，受压区较高，呈小偏心状态，所以要限制轴压比。出于改善延性的考虑，短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5，0.6，0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，由于延性较差，轴压比限值相应降低0.1。
（四）短肢剪力墙的布置
进行短肢剪力墙布置的时候，应注意使结构的刚度适宜，传力路径明确，结构专业应较早地介入建筑专业的方案设计，使结构布置既能满足建筑功能的要求，又能作到经济合理。
2 短肢剪力墙结构体系动力时程分析
在建筑物遭受强烈地震作用时，结构将进入弹塑性阶段，结构刚度随之发生变化，并出现了内力重分布。特别是对于复杂的不规则结构，其薄弱部位可能会在大震作用下首先进入塑性阶段，吸收大量地震能量后发生破坏，甚至可能因为局部破坏导致建筑物倒塌。以往的弹性分析方法无法准确地反映结构在大震作用下进入塑性阶段后的真实内力和变形状态，更不能给出结构地震反应的全过程。为了研究高层建筑结构的弹塑性变形和结构进入塑性阶段后的真实反应，非常有必要对结构进行弹塑性分析。结构地震反应的弹塑性动力时程分析法，是将建筑物作为弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，对运动方程直接积分，从而获得系统各质点的位移、速度、加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线。时程分析法考虑了地震动的峰值、频谱特性和持续时间三要素以及结构的动力特性等重要因素，因而该方法能比较准确完整地反映出结构在强烈地震作用下反应的全过程状况，到目前为止，弹塑性动力时程分析法被认为是进行抗震变形验算和震害分析最为精确可靠的方法。
目前，短肢剪力墙结构体系地震区应用经验不多。尽管我们在短肢剪力墙结构抗震性能研究方面已经取得了一定的成果，但是由于试验条件及试验成本的限制，我们还不能通过试验把短肢剪力墙结构体系的抗震性能研究透彻。因此，采用数值分析的方法对短肢剪力墙结构体系进行弹塑性性能分析，也就有了很重要的现实意义。本文采用弹塑性动力时程分析方法，计算短肢剪力墙结构的罕遇地震反应，根据计算结果，分析其抗震性能，检验罕遇地震作用下结构是否能满足抗震设防目标要求。
3 利用EPDA软件进行弹塑性动力分析
利用EPDA软件进行结构的弹塑性动力时程分析。EPDA是中国建筑科学研究院在原有的线弹性分析程序的基础上，开发的弹塑性动力时程分析软件。EPDA具有如下特点:
(l)完全空间化的计算模型。EPDA程序是完全基于空间模型而设计的，尽量做到计算模型能够真实地模拟结构的实际受力状态，最大限度地避免了计算模型所带来的计算误差。
(2)前后处理功能强。自动读取PMCAD的几何信息、荷载信息，SETWE、TAT、PMSAP软件模块的设计分析结果，对钢筋混凝土构件，自动读取计算配筋，用户可以交互修改实际配筋。
(3)程序所提供的材料本构关系力求做到准确和符合中国规范。钢材的本构关系采用双折线的弹塑性本构关系，用户可以自由控制塑性阶段的杨氏模量折减。混凝土的本构关系给出了双折线和三折线两种形式，可以考虑材料的受拉开裂、裂缝闭合、压碎退出工作等混凝土材料所特有的复杂特性;其中的三折线滞回本构关系是按照我国现行的混凝土规范采用等能量方法得到的，有着较高的拟合精度。
(4)EPDA程序采用了目前阶段可能使用的较为先进的梁单元模型。梁、柱、支撑等一维构件采用纤维束模型模拟，纤维束模型的适用性好，不受截面形式和材料限制，是一种较为精确的杆系有限单元模型。同时，程序给出了直观的杆系单元端部塑性铰判断方法。
(5)剪力墙的弹塑性性质模拟是混凝土结构弹塑性分析的难题，EPDA将弹性墙单元进行了推广，考虑其弹塑性性质，使用弹塑性墙单元来模拟剪力墙的弹塑性性质。这种单元计算效率高、精度好，可以较真实地分析和显示剪力墙的弹塑状态。
(6)为了提高程序的计算效率，EPDA程序的线性方程组解法在给出了通常的LDLT解法的同时，还给出了波前法和两种较为有效的有预处理功能的共扼斜量法(PCG)解法，使得程序的求解效率明显提高。
4 结论
结构抗震性能分析，就是通过结构地震作用效应及结构地震反应的计算，包括结构及其构件的地震内力(层剪力、截面弯矩、剪力和轴力等)计算和地震变形(侧移、层间侧移、构件挠度、截面转角等)计算，分析判断结构及构件在地震作用下的反应状况，从而为抗震设防提供量化依据，结构抗震构造措施也能做到有的放矢。本文研究高层住宅短肢剪力墙结构体系抗震性能对更好的发展住宅建设、满足人民长远的生活需要、建设更好更多的绿色住宅具有重要意义.
参考文献
[1]陈宗平,张喜德,苏益声,赵鸿铁. 一种新型混凝土异形柱——型钢混凝土异形柱的概念体系初探[J]. 四川建筑科学研究, 2006,(02)
[2]郭泽英,蒋周刚. 短肢剪力墙的修正空间刚度矩阵及动力反应分析[J]. 四川建筑科学研究, 2007,(03)
[3]阎艳伟,李青宁,郭泽英,贠亚军,李小梅. 短肢剪力墙结构精细弹塑性地震反应分析[J]. 四川建筑科学研究, 2008,(06)
[4]张守军,李青宁,李锐,方运红. T形短肢剪力墙弹塑性受力性能优化分析[J]. 四川建筑科学研究, 2009,(01)
[5]汪其兵. 长肢一字形截面柱极限承载力的研究[J]. 安徽水利水电职业技术学院学报, 2009,(03)
[6]曹万林,卢智成,张建伟. 三控制型核心筒悬挂结构振动台试验研究[J]. 北京工业大学学报, 2006,(02)