高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

【摘要】在新的時代人們在修建高層房屋建筑的時候更喜歡短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)可以在原來的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上融合框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。這不僅很大程度上降低了結(jié)構(gòu)的自重，而且在進行住宅建筑結(jié)構(gòu)布置的時候還可以保證結(jié)構(gòu)的靈活性和均勻性。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點

1.1短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式的特點

1.1.1充分滿足建筑功能的需要

為了短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)能夠與建筑功能的需求相符合，就必須滿足以下三點：一、保證墻肢的厚度和填充墻的厚度是一致，這樣才能保證連接墻肢和填充墻的梁不會突出墻面，保持在豎向平面內(nèi)；二、為了保證短肢墻能夠很大程度上的滿足高層房屋建筑功能的需要，那么墻體就必須要選擇輕質(zhì)的材料；三、雖然在高層房屋建筑中使用短肢墻構(gòu)件會導(dǎo)致實際的施工變得十分困難，但是短肢墻構(gòu)件卻可以讓使用面積最大化。

1.1.2滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要

高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中不僅可以隱蔽梁，而且還可以隱蔽墻肢，此外、抗側(cè)力需求不僅決定了墻的數(shù)量，而且還決定了墻的肢長，而結(jié)構(gòu)的剛度以及剛度中心的位置主要是由結(jié)構(gòu)的尺寸和布置所決定。

1.1.3結(jié)構(gòu)體系在使用方面可以靈活的運用

考慮結(jié)構(gòu)體系使用的時候需要滿足以下五點：1.在間隔墻位置布置豎向構(gòu)件可以有效的避免結(jié)構(gòu)體系與建筑功能之間的矛盾；2.墻的數(shù)量和肢長的長度主要是由抗側(cè)力的需求所決定；3.結(jié)構(gòu)體系可以靈活的布置，且樓蓋的方案通常都不會很復(fù)雜；4.連接各墻的梁是可隱蔽的，主要是設(shè)置在豎向平面內(nèi)；5.為了保證結(jié)構(gòu)的剛度和強度能夠滿足需求，在設(shè)計結(jié)構(gòu)的時候需要利用中心剪力墻進而形成主要的側(cè)力構(gòu)件。

1.2在小高層住宅中，短肢剪力墻體系所具有的優(yōu)勢

與常用的剪力墻體系相比，短肢剪力墻體系的墻肢承載能力能夠完全發(fā)揮出來，不會有剪力墻結(jié)構(gòu)中鋼筋浪費現(xiàn)象的發(fā)生；將結(jié)構(gòu)的自重減到了最小，不僅降低了成本，還增大了建筑抵抗地震的能力，而且還會給地基承載能力較低的地區(qū)帶來更多的效益；由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的自振周期較大，可以抵消一部分的地震反應(yīng)且墻肢的高寬比通常都很大，所以結(jié)構(gòu)的承載力能夠完全發(fā)揮出來。

2、高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置時需要注意的問題

2.1在設(shè)計短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時應(yīng)該注意的問題

構(gòu)建一個完整的高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的時候通常都會使用幾種類型不同的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。如果一個高層房屋建筑結(jié)構(gòu)中的短肢剪力墻的數(shù)量比較多，那么在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候還需要布置一些不同類型的剪力墻，以保證多種結(jié)構(gòu)剪力墻能夠一起抵抗水平力；如果剪力墻結(jié)構(gòu)普遍都較短，那么較短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度都不能過高，其高度通常都要低于規(guī)范中的剪力墻結(jié)構(gòu)，若抗震設(shè)計的強度為7，那么剪力墻的高度就應(yīng)該低于100米，若抗震設(shè)計的強度為8，那么剪力墻的高度就應(yīng)該低于60米，當抗震設(shè)計的強度為9時，那么對于a級高度高層建筑和b級高度高層建筑兩者而言都不能大量使用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

2.2布置高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該注意的問題

在布置高層房屋建筑短肢剪力墻的時候盡量保證均勻，才能保證建筑物的剛度重心和質(zhì)量重心是一致的，以避免建筑物在地震中發(fā)生扭轉(zhuǎn)；短肢剪力墻通常是布置在房間間隔墻的交接處，因為這樣可以有效的避免短肢剪力墻與建筑的使用功能發(fā)生沖突。墻肢的具體數(shù)量主要是由抗側(cè)力所決定的，通常布置短肢剪力墻的時候是比較靈活、且易于調(diào)整的，而且短肢剪力墻在布置的時候具有很多的方案可供選擇。

3、關(guān)于高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)加強措施

因為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的短肢墻主要承擔(dān)的荷載是豎向的，因此、當短支剪力墻比較多的時候就容易出現(xiàn)以下兩方面潛在的危險問題：一、剪力墻筒體極易出現(xiàn)問題，導(dǎo)致短肢剪力墻的延性和承載能力都變差；二、如果剪力墻不能正常工作，那么梁板就會受到威脅，所以在對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進行分析的時候需要采取嚴格的加強措施。

3.1保證高層房屋建筑短肢剪力墻具有足夠的延性

考慮高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震設(shè)計時，通常所確定的最終的短肢剪力墻的抗震等級都比較高，如果高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震為一級，那么它在重力荷載作用下所產(chǎn)生的軸壓比不能高于0.5；若高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震為二級，則它的軸壓比必須小于0.6；若高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震為三級，則它的軸壓比必須小于0.7。

如果短肢剪力墻是屬于無端柱的一字形，那么結(jié)構(gòu)的延性就極易受到結(jié)構(gòu)的軸壓比的影響，為了保證該類短肢剪力墻延性是良好的，通常要求軸壓要比一般的軸壓低0.1左右。

3.2保證高層房屋建筑短肢剪力墻的抗剪能力

通常根據(jù)要求適當?shù)奶岣叨讨袅Φ募袅υ龃笙禂?shù)不僅可以防止剪力墻過早的被剪壞，而且還可以通過提高短肢剪力墻的抗剪能力來解決強剪弱彎的現(xiàn)象。

3.3提高高層房屋建筑短肢剪力墻的豎向承載力

通過增大縱向鋼筋的全截面配筋率便可以實現(xiàn)提高短肢剪力墻承載豎向荷載的目標，通常底部加強區(qū)的配筋率不能小于百分之一點二，而其他部位的配筋率則不能小于百分之一。

3.4加強高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性

通常水平力會對高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，在受水平力的情況下剪力墻結(jié)構(gòu)變形都是以整體彎曲變形為主，結(jié)構(gòu)底部外圍的小墻肢不僅會承受巨大的豎向荷載，而且還會承受很大的扭轉(zhuǎn)荷載，因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候可以通過加大周邊墻肢的厚度以實現(xiàn)小墻肢的抗震性能的提高。

3.5加強高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施

建筑平面角部處的墻肢是整個短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系抗震最薄弱的一部分，一旦建筑平面角部出的墻肢出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)，那么建筑結(jié)構(gòu)中已經(jīng)出現(xiàn)的翹曲變形的速度就會不斷的增加，最終使得整個墻肢發(fā)生開裂，所以加強短肢剪力墻抗震性對于當代建筑的發(fā)展是十分重要的，通?？梢酝ㄟ^以下三方面來提高短肢剪力墻的抗震性：一、增大整體建筑的箍筋配筋比例；二、減小短肢剪力墻在重力荷載作用下所產(chǎn)生的軸壓比；三、增大縱筋的配筋率。

3.6確保高層房屋建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能夠可靠的傳遞水平力

將核心區(qū)樓板進行適當?shù)募雍裉幚砜梢杂行У奶岣叨讨袅Y(jié)構(gòu)傳遞水平力的能力。在設(shè)計與核心筒相連的連梁時應(yīng)該嚴格按照強剪弱彎的原則進行，通常連接短肢墻之間的梁的凈跨應(yīng)取4到6米即可，不宜過小，因為這樣才能保證結(jié)構(gòu)具有一定的耗能作用。

結(jié)語：

結(jié)構(gòu)設(shè)計師在設(shè)計高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的時候必須要重視概念的設(shè)計，設(shè)計的時候需要清楚掌握結(jié)構(gòu)的實際受力特點以及結(jié)構(gòu)破壞的機理，才能更加合理、有效的布置短肢墻，在設(shè)計的時候需要不斷吸取經(jīng)驗，才能保證建筑結(jié)構(gòu)不僅安全、而且還經(jīng)濟、合理。

參考文獻：

[1]王偉.現(xiàn)代高層住宅短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014，（06）：172-172.

[2]王利民，何小剛.關(guān)于高層房屋短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析[J].建筑發(fā)展導(dǎo)向，2014，（04）：143-143，44.

作者簡介：

金俊武，中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州。