高層建筑短肢剪力墻結構應用方案研究

靳大勇

（江蘇華晟建筑設計有限公司，江蘇 徐州 221003）

高層建筑短肢剪力墻結構應用方案研究

靳大勇

（江蘇華晟建筑設計有限公司，江蘇 徐州 221003）

摘 要：為了滿足現階段高層建筑的使用功能要求和房屋建造的經濟性，很有必要對短肢剪力墻結構進行優化設計，通過室內墻柱布置情況等分析，最大限度的增大房間使用面積，實現了建筑物功能的優化，從而使室內的布置更具靈活性，這就需要引起相關建筑師結構設計的反復協商，確定短肢剪力墻的結構方案，并通過抗震性能的計算分析，保證結構在地震區的安全性，并滿足經濟性要求，解決建筑中的諸多問題。

關鍵詞：高層；總結應用；短肢剪力墻；抗震；存在問題

一、關于短肢剪力墻結構的分析

1 所謂短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比介于4～8之間的剪力墻，與普通剪力墻相比，在短肢剪力墻的截面高度要小很多，因而，在滿足建筑使用功能上更具靈活性。短肢剪力墻的設計過程中，需要進行建筑平面、間隔墻位置等因素的分析，確定豎向構件的布置，盡可能的減少剪力墻數量，這里需要通過結構整體抗側力的計算分析，調整剪力墻的尺寸及其布置，一般結構剛度中心與質量中心偏差不宜過大，以滿足規范對結構整體扭轉剛度的要求。當房屋較長時，可在房屋的端頭布置適當普通剪力墻，以滿足計算指標要求保證結構抗震安全。在滿足計算的要求基礎上，減少剪力墻布置，增加輕質填充墻的應用，以節約成本并控制了房屋總重量，同時也為基礎設計提供方便。

在實踐建筑應用中，短肢剪力墻沒有一種明確的結構類型，可以認為是剪力墻結構的一種形式。在高層建筑結構布置中，規范對短肢剪力墻的數量有所控制，要求結構布置中要有相當數量的普通剪力墻，與短肢剪力墻協同工作應用。

相對于普通剪力墻，短肢剪力墻的抗震性能較差，目前的應用經驗不多。為安全起見，限制高層結構中短肢剪力墻的布置。從短肢剪力墻數量入手計算分析，優化短肢剪力墻結構的抗震性能，首先分析短肢剪力墻數量上限，研究結構的總地震傾覆力矩中短肢剪力墻所承擔的比例。通過計算分析，短肢剪力墻的豎向荷載承受面積是比較大的，達到了樓層面積的40%以上。短肢剪力墻結構中仍然需要在電梯井等位置布置剪力墻筒體，以滿足使用需要。但在確定其是否為短肢剪力墻時，L形、T形等形式的剪力墻兩肢都為短肢剪力墻時才稱之為短肢剪力墻，只要其中一肢為普通剪力墻時都不能判定為短肢剪力墻。通過短肢剪力墻的數量上限的限制，在短肢剪力墻結構的計算中改善了短肢剪力墻的抗震性能。

目前，小高層式住宅中短肢抗震墻結構體系的應用較為廣泛，應用中能夠滿足造價經濟、布局靈活的指標要求。這就要求盡可能的保證抗側力構件的合理布置，保證其結構體系的安全。在地震區的高層建筑中，通過短肢剪力墻剪力墻的數量控制，布置適量的剪力墻筒體，滿足剪力墻工作結構的抗震安全需要。

2 豎向構件的承載能力包括水平和豎向承載能力，通過對短肢剪力墻承載能力的分析表明，短肢剪力墻的豎向承載能力較強，但其短肢墻離強的抗側剛度較低。地震災害研究表明水平地震作用下，墻肢處于壓、彎、剪等多種復雜受力形態，也就容易出現脆性剪切破壞，不利于其延性的控制。源于對短肢剪力墻的脆性破壞的控制，規范對短肢剪力墻的軸壓比限制比普通剪力墻要更為嚴格，防止短肢剪力墻承受的樓面面積范圍過大、房屋高度太大引起樓板坍塌的危險。為了滿足實際應用的要求，對高層建筑短肢剪力墻結構抗震設計是必要的，這就要求內部各結構構件的協調工作，分析剪力墻的受力結構體系工作機理。

短肢剪力墻結構的抗震設計，就要通過傾覆力矩的分析，調整結構布置。實現結構抗地震傾覆力矩的協調工作，從而保證短肢剪力墻結構能夠承受平面內兩個方向的地震作用力，這就需要綜合考慮X、Y兩個方向結構布置的優化，進行有翼緣墻及其無翼緣墻的延性系數研究，更好的進行其與水平地震力作用的分析。

規范條文對短肢剪力墻在不同抗震等級下的豎向縱筋配筋率有明確規定，同時為了提高墻肢底部加強區的強度，增大了短肢剪力墻的剪力設計值，目的在于改善短肢剪力墻延性，滿足抗震設計的應用需要。

二、短肢剪力墻設計方案的優化

優化短肢剪力墻結構設計，保證其建筑平面的外緣角度的布置。如果結構扭轉效應過大，會導致其翹曲變形的加劇，導致墻肢的開裂，從而不利于結構的抗震。由于建筑平面的外邊緣影響，短肢剪力墻的底部傾覆力矩會發生變化，抗側力結構構件采用剪力墻筒體時，要進行剛度的均衡性的研究，使建筑物的剛度分布均勻，避免其較大的扭轉效應，剪力墻筒體本身具備了較大的剛度，可以改變整體結構平面的剛度中心位置，短肢剪力墻的傾覆力矩的控制，提升結構底部總地震傾覆力矩，實現總體抗震性能的提高。

具體來說短肢剪力墻總的布置原則宜遵循：

1 對于不規則建筑平面，在轉角處設置剪力墻，以滿足整體結構的抗扭轉剛度。

2 布置剪力墻時宜盡量拉直、對齊，墻肢長度方向的距離在2m左右的都可以通過連梁使其連成一片墻。

3 電梯井處可采用剪力墻筒體，增加整體側向剛度的同時方便了其他結構構件布置，樓梯間兩側墻也盡量采用剪力墻以起到地震時保護作用。

4 通過計算發現結構剛度不夠時，在滿足建筑開窗凈空要求的基礎上，可加大結構外圈周圍的梁高，這種措施在電算中有時非常有效。

5 房屋縱向長度較長時，可在四角處設較長剪力墻，已形成“圍圈”保證整體扭轉剛度。

總之，在進行短肢剪力墻結構合理化布置中要有全局意識，保證各抗側力構件和其他構件協同工作。確保結構整體有清晰的傳力路徑。當然，這些工作的前提是要有合理的力學計算模型，借助可靠的電算軟件如有限元等，進一步優化結構布置、提供合理的構件配筋數據。在實際工程應用中實現結構的可靠安全設計和經濟效益的雙贏。

結語

隨著人們生活條件的日益提高，人們對高層住宅的使用功能要求越來越高。結構設計要求。

大開間、平面及房間布置靈活、方便，能夠為業主后期改造提供空間。而短肢剪力墻結構能夠在很大程度上滿足這樣的要求。因此，短肢剪力墻結構在高層住宅中的應用有著廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]王嵐蘭，李志國，高祎.短肢剪力墻結構設計[J].吉林建筑工程學院學報，2005 （02）.

[2]彭飛，程文瀼，傅玉良，汪杰.短肢剪力墻洞口寬度限值的研究及短肢剪力墻結構的定義[J].工業建筑，2006（03）.

[3]王陳列.淺談短肢剪力墻結構的設計與應用[J].科技信息（科學教研），2007（26）.

[4]JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

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