高層建筑短肢剪力墻結構設計淺論

劉凱濤

摘 要：短肢剪力墻的設計使建筑物更加美觀，同時很大程度上增強了建筑的使用性能，因此本文簡單討論了高層建筑短肢剪力墻的結構設計。

關鍵詞：高層建筑；短肢剪力墻；結構設計

1 前言

短肢剪力墻是當今高層建筑的主要組成部分，其結構設計直接影響著高層建筑的安全以及質量，因此在進行結構設計時一定要尤為重視。

2 短肢剪力墻的結構體系概述

短肢剪力墻結構體系根據(jù)高層住宅平面的特點，利用豎向交通中心區(qū)的分隔墻設置鋼筋混凝土墻，組成一個基本完整的核心筒體，作為承受豎向荷載和抗側力的主要部分。外圍部分的豎向構件，視結構受力需要和建筑平面布置，在房間的分隔墻體處可靈活設置短肢剪力墻。在各短肢剪力墻之間布置聯(lián)系量，把短肢剪力墻和核心筒體連成一個整體，構成整棟建筑的結構體系。短肢剪力墻墻肢約為5倍肢寬，短肢剪力墻的截面厚度不應小于200mm。布置形式通常采用L形，T形，也有少量十行，Z行，一字形截面。其形式隨交點處建筑分隔墻形式而定，也可混合布置部分長墻肢或矩形柱。

3 短肢剪力墻結構的優(yōu)點分析

（1）短肢剪力墻結構能夠比較容易滿足建筑及人們居住中的要求。墻截面的厚度與填充墻的厚度是一樣的，同時是采用豎面的隔墻將各個墻體的梁柱進行相互連接，這樣就可以完美的解決在框架結構中梁柱會超出墻面的麻煩；在墻體材料的選擇上也是選擇了完全符合我國對墻體改革所要求的一種輕質材料短肢剪力墻結構也在一定程度上滿足了結構設計的需要。

（2）短肢剪力墻結構與傳統(tǒng)常用的剪力墻結構相比較，其可以將墻肢和梁柱完全的隱藏起來，而不像傳統(tǒng)的結構導致墻肢的截面較大，并且梁柱經常會凸出墻體，不僅對美觀產生影響同時還影響到使用功能。在結構布置上，短肢剪力墻的數(shù)量和肢長可以根據(jù)抗側力的需要而定，數(shù)量可多可少，肢長可長可短?？梢詰獙Ω鞣N復雜多變的外界突發(fā)狀況。

（3）在高層建筑中短肢剪力墻結構可以將各個輕質的承載能力充分利用起來，減少對因為墻體過長而造成對構造配筋的浪費。將結構本身所承載的重量相對減輕，同時也減少了主體結構和基礎成本的造價，在一些地基承載例相對較低的地方取得了顯著的經濟效益。

4 短肢剪力墻定的相關設計原則

①確保短肢剪力墻均勻布置，這樣才能確保建筑物自身的剛度與質心相同，預防在地震情況下出現(xiàn)扭轉的情況。②在布置結構時確保其靈活性和可調整性，且選擇方案較多，能更好地對樓蓋支承進行處理。③主要是在間隔墻交接處進行短肢剪力墻設置，在布置豎向構件時不能影響建筑的使用功能，并嚴控墻肢數(shù)量。④嚴控墻肢厚度，預防墻肢從各間隔墻的表面凸出，并符合搞成建筑在剛強度方面的需求，并將中心剪力墻作為抗側力構件。⑤針對建筑造型不規(guī)則，亦或是水平或者較大，確保將其在平面各邊緣處、各角點處布置短肢剪力墻。⑥短肢剪力墻較多時，還應設置一個普通的剪力墻，利用其與短肢剪力墻一道作為抵抗作用的剪力墻結構。當短肢剪力墻較短時，還應將其高度適當?shù)慕档汀?/p>

5 短肢剪力墻的結構設計要點

5.1 剪力墻洞設計要點

在對剪力墻洞進行設計時，其設計要點如下：①在設計其位置時，必須根據(jù)設計標準設計剪力墻洞口，一般為排狀、列狀，做到分布規(guī)則，并將墻肢和連梁明確。預防出現(xiàn)剪力墻墻肢的剛度過大和洞口的間距設計過大的情況出現(xiàn)。②在設計時如果需要設置疊合的錯洞墻和錯洞剪力墻時，一般需要其洞口疊合，或者將其錯開距離減少，此時就會導致墻肢不規(guī)則，同時其應力與構造分布也勢必較為復雜。在洞口間的薄弱部位較多，所以一般不得在洞口設置剪力墻，若必須設置，則需要在疊合洞口處利用輕質材料將其填補，或者在洞口周邊將其加強，進而確保洞口剪力墻較為規(guī)則。③在洞口設計過程中，應利用BIM模型加強對其的分析，簡化不規(guī)則洞口的處理，并做好對其的計算和校核。

5.2 設計中的墻體布置

根據(jù)豎向荷載和側力情況，適當設置短肢剪力墻，但不應采用全部為短肢剪力墻，短肢剪力墻承擔的傾覆力矩不小于結構底部總傾覆力矩的30%。均勻排列短肢剪力墻，應盡量對齊、拉直，與連梁一起構成規(guī)整且連續(xù)的抗側力體系。盡量將短肢剪力墻布置成 T形、L形及十形等形式，增加墻體的側向剛度。每條短肢剪力墻應該在兩個方向上與連梁連接，且上下連梁應排列整齊。墻肢厚度不易過大，一般為300、250、200厚，盡量不超過隔墻厚度。由于與連梁相連的墻體剛度很大，連梁剛度不應折減過多。在肢端設暗柱，暗柱鋼筋由計算而定。箍筋同柱宜全高加密箍筋。對于屋頂部分局部突出的小塔樓，其結構形式應與主樓結構形式相一致，上下貫通采用剪力墻或筒體結構。

5.3 結構抗震設計要點

①在短肢剪力墻墻肢豎向平面做好連梁布置，并與兩個方向的梁進行連接。而在兩個方向上，則應將短肢剪力墻連接起來，確保其翼緣在另一方向設置，預防出現(xiàn)一字排開的短肢剪力墻。②對短肢剪力墻進行均勻地布置，避免墻軸向應力差別太大，并確保建筑形心和結構強度中心相同。但是在豎向的短肢剪力墻結構設計時，應確保上下建筑墻肢對齊，避免出現(xiàn)孔口錯位的情況，確保其與梁結構形成抗側力體系。③利用強墻柱弱梁體系進行短肢剪力墻結構的設計，這是因為其自身的抗側力剛度小，利用核心筒能將其自身的長度增加，從而促進其抗震性能的提升。同時還能提高結構剛度。④將軸壓比降低，增加其配筋量以及墻肢的厚度，提升抗震性能。

5.4 配筋構造設計要點

在短肢剪力墻的結構設計中，除了要根據(jù)結構計算出配筋以外，還需要設計構造配筋。短肢剪力墻的側墻剛度大于異型框架柱，但又小于普通剪力墻，多以軸向力為主，彎矩為輔。與普通剪力墻相同，在其結構設計中，也需要加強對邊緣構件的配筋設計。通過振動臺模擬地震的試驗研究表明，在建筑平面角點處以及邊緣處的墻肢、連梁、底部外圍的小墻肢都是短肢剪力墻結構體系中的薄弱點。當存在扭轉效應時，這些薄弱點都會受到相當程度的破壞，尤其是“一”字型的小墻肢會被破壞的極為嚴重。同時，在短肢剪力墻結構體系中，因為剛度的減小，梁被剪力破壞的可能性也會增大。因此，在短肢剪力墻結構設計過程中，必須要針對這些薄弱環(huán)節(jié)進行更嚴格的設計。

5.5 相關加強設計要點

①筒體與剪力墻所承受的地震傾覆力矩應超過50%。②在底部加強部位，以及其他每層，均需要就短肢剪力墻結構的剪力設計值予以調整，且短肢剪力墻的截面厚度在200mm以上。③在一級抗震等級時，為了優(yōu)化短肢剪力墻結構的延性，短肢剪力墻的重力荷載代表值作用是，其形成的軸力設計值的軸壓應在0.5之內，二級抗震等級時，這一值應在0.6之內，三級抗震等級時，這一值應在0.7之內，若為“一”字型短肢剪力墻，這一值應在0.1之內。④在確定剪力墻加強部位時，主要在建筑抗震結構的塑性鉸位置，而不能在剪力墻和電梯與樓梯之間的墻壁，并對塑性鉸部位進行加強。如有必要，還應將剪力墻加強范圍擴大，加強部位所在的高度一般的墻肢總高度的10%。

6 結語

綜上所述，短肢剪力墻作為建筑結構設計中重要的組成部分，其是保證高層建筑穩(wěn)定性的關鍵，相關設計人員必須要對其設計質量進行嚴格的控制。

參考文獻：

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