小高層建筑中短肢剪力墻結構設計淺析

【摘要】近年來，隨著人們生活水平的提高，對住宅空間與平面的要求也越來越高，尤其是在小高層與多層建筑結構中，這種現象表現的尤為明顯。而傳統的房屋建設結構由于露柱露梁，普通的剪力墻結構對建筑空間造成了嚴重影響，使得室內空間規定與分隔無法滿足人們的大空間需求。在這種社會現狀下，施工建設單位與企業急需一種新型的墻體結構來解決現有的建筑空間和平面問題，基于此新型的短肢剪力墻結構便應運而生了，成為建筑工程項目中設計的主要重點。本文圍繞小高層建筑短肢剪力墻結構設計中存在的問題進行分析，探討了相關設計要點，并提出了各種問題的應對策略。

【關鍵詞】剪力墻；小高層建筑；設計；計算

0.前言

短肢剪力墻結構在目前的建筑工程中被廣泛應用，其既保留了異形柱不凸出墻面的優勢，且又在應用的過程中克服了異形柱框架抗震性能不佳的缺陷，因此其在目前的小高層住宅建筑工程中得到了廣泛的應用。短肢剪力墻是剪力墻結構中的一種特殊存在，是剪力墻結構中的主要模式。在目前的建筑結構中，剪力墻結構墻體主要是由鋼筋混凝土墻組成，墻肢高度與厚度之間的比例大于1：8。通常在施工的過程中在結構上進行開門、開窗的話均需要按照規范要求進行，而短肢剪力墻是一些獨立的鋼筋混凝土墻段通過連接梁彼此連接成為一個整體，進而采用其他輕質材料或者磚土材料進行填充，它在工作中有點類似于異形柱框架結構，而又不屬于框架結構。

1.結構體系的特點與優勢

短肢剪力墻體系在一種結合建筑平面進行設計的過程，其在工作中通過利用間隔墻的位置來布置相關的屬相構件，同時其基本上不去考慮建筑使用功能發生沖突與矛盾。在小高層建筑工程項目中，短肢剪力墻的數量可多可少、結構可大可小，其中肢長也是可以進行控制的，主要的應用措施和方式通常都是根據抗側力的需求來進行分析和制定的。隨著工程設計技術的逐步完善，短肢剪力墻結構在布置的方面也存在著靈活性大、可彼此進行調整的優勢，同時對于各項方案的選擇也較多，能夠處理樓層中存在的各種不足。其主要的優勢主要可以分為以下幾種：

1.1滿足建筑功能的需要

（1）墻肢與填充墻等厚，連接各墻的梁位于隔墻豎向平面內，避免框架結構中梁柱突出墻面的問題。

（2）填充墻體采用輕質材料，符合墻體改革的方向。

（3）雖然短肢墻構件增加了施工難度，且便于空間功能的使用和布置。

1.2滿足結構設計的需要

在小高層住宅中，與常用的框架——抗震墻體系相比，其雖然具有受力明確，計算簡單等優點，但其柱子截面大，梁柱外露，影響美觀和使用，在平面復雜多變的情況下結構布置體系難以趨于合理，結構分析計算變得較為困難。而短肢剪力墻體系，墻肢和梁可隱蔽，結構布置靈活，墻體的數量和肢長根據抗側力的需要而定，數量可多可少，肢長可長可短，還可通過不同的尺寸和布置以調整剛度和剛度中心的位置。

2.結構布置中需注意的問題

短肢剪力墻結構抗震性能較差，故應加強抗震薄弱環節，注重概念設計，滿足高規要求。

（1）短肢剪力墻應均勻布置，使墻的軸向應力差別不宜過大。豎向布置短肢剪力墻，盡可能做到墻肢上、下對齊、連續，盡量避免洞口錯位，與連梁一起構成連續跨數較多的抗側力體系。

（2）每道短肢剪力墻宜有兩個方向的梁與之相連接，連梁盡可能布置在墻肢的豎向平面內。短肢剪力墻應該盡量在另一方向上設置翼緣，盡可能避免有一字形短肢剪力墻出現。結構布置上考慮縱橫墻的共同作用。

（3）短肢剪力墻應設計成強墻柱、弱連梁的體系。所謂墻柱，指的是指墻柱可采用強度等級高的混凝土，加強墻柱配筋：盡可能減少連梁高度，使分配的地震力不至于太大，也使短肢剪力墻體系計算更合理。

3.運用結構計算軟件容易忽視的問題

新《抗震規范》和新《高規》已頒布實施多年，兩本規范中關于地震作用計算、結構內力調整等內容較以前均有很大變動。結構設計人員應理解新規范中的條文內容并在電算過程中貫徹實施。

總體計算中總信息的輸入：

3.1對振型數量的要求

新《高規》第10章將帶轉換層的短肢剪力墻結構列為復雜高層建筑。第5.L.13條規定了計算地震作用時的最小振型數。實際上最根本的要求是要保證振型參與質量達到總質量的90％以上。振型數最好是3的倍數。振型數的大小與結構層數及結構形式有關，當結構層數較多或結構剛度突變較大時，振型數也應取大些。尤其對于高位轉換，由于轉換層的質量遠大于其他樓層，導致不同振型時地震作用在轉換層處突然增大，尤以轉換層位置在振型曲線振幅最大處或附近時更為顯著，因而轉換層在較高位置時，高振型的影響可能明顯增大，建議在計算分析時，取較多振型。

3.2連梁的剛度折減

高層建筑中的連梁是一個耗能構件，連梁的剪切破壞會使結構的延性降低，對抗震不利，設計時應注意對連梁按“強剪弱彎”的延性要求進行計算。多、高層結構設計中允許連梁的剛度有所下降，程序中通過連梁剛度折減系數來反映開裂后的連梁剛度。但應注意短肢剪力墻結構中，墻肢剛度相對較小，連接各墻肢的梁已類似普通框架粱，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調，使其設計內力降低，應按普通框架梁的要求，控制混凝上壓區高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70％、80％來解決。

3.3短肢剪力墻的抗震構造

3.3.1抗震設計時，短肢剪力墻的抗震等級應比高規第48.2條規定的剪力墻抗震等級提高一級。

3.3.2抗震設計時，底部加強層應按高規第7.2.10條調整剪力設計值，其他各層短肢剪力墻的剪力設計值，一級抗震等級應分別乘以增大系數1.4和1.2；短肢剪力墻截面厚度不應小于200mm；抗震設計時，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2％。其他部位不宜小于1.0％：新“抗震規范”出現了約束邊緣構件這個概念，對抗震等級為二級及以上的短肢剪力墻，由于墻肢長度較短，約束邊緣構件沿墻肢兩個方向近于整段墻肢，為了加強墑肢抗震性能，可以把整段墻肢作為約束邊緣構件考慮。

4.結束語

綜上所述，關于小高層住宅建筑中短肢剪力墻結構的設計，文章主要從短肢剪力墻結構的布置、計算分析、構造要求及結構設計中應注意的問題這幾個方面進行論述。目前，隨著小高層建筑的發展和人們對住宅使用功能要求的提高，由于短肢剪力墻結構可以靈活布置，墻肢可長可短，可落地也可帶轉換層，房間內不會出現露梁露柱的現象，且短肢剪力墻的抗震性能也優于異形柱剪力墻結構，因此在設計中根據其受力的特點，充分掌握和了解其受力特點和破壞機理后，并選擇合理的布置形式，正確掌握計算分析方法，它將在多、高層的住宅中有著廣闊的發展前景。 [科]