小高層建筑中短肢剪力墻結構設計

摘要：剪力墻又稱抗風墻或結構墻，房屋建成后，剪力墻主要是承受風荷載等引起的水平或垂直荷載的墻體，而短肢剪力墻是指那些墻截面的厚度≤3m，各肢解高度與厚度之比的最大值在4-8范圍之間的剪力墻，其作用是防止墻面遭到結構剪切的破壞。本文作者經過多年經驗主要介紹了短肢剪力墻的特點、結構以及設計時的常見問題，希望可以對相關人員的運用提供參考與幫助。

關鍵詞：小高層;建筑;斷肢剪力墻;結構;設計

短肢剪力墻，顧名思義，就是剪力墻中那些特定范圍內的相對于長墻面稍短一些的墻體，因為其短小的特點，一般在小高層建筑中應用較為廣泛。短肢剪力墻的結構也比較短，一般在建筑中都是簡單的墻面形狀，例如“T、Z、一”等字型。由于信息技術的發展，人們獲取高層建筑類信息越來越多，對住宅的要求也越來高，希望住宅在結實牢固的基礎上，可以更加美觀大方的特點。特別是小高層建筑，這類建筑中裸露的房梁與房柱既不實用也不美觀，而短肢剪力墻具有很強的靈活性與安全性，并且不會露出房梁、房柱等影響美觀的物體，使用短肢剪力墻代替長墻可以減輕建筑的重量，所以，建造時多使用短肢剪力墻既可以滿足大眾的審美要求，也可以使建筑更具安全性。

一、短肢剪力墻結構體系的特征與優點

1、因為短肢剪力墻更具靈活性，所以在使用過程中，可以結合需要設計成橫向，也可以根據需要設計成豎向的結構，由于間隔與形狀可以靈活設計，所以不會影響其他建筑設施的使用功能，比如電線水管等設施，可以根據這些設施的擺放需求進行合理的設計規劃，大大提高了房屋的舒適度與靈活度。

2、短肢剪力墻的長度有一個相對較廣泛的范圍，它的長度并不是固定不變的，可根據需要來調整長短，只要滿足墻截面的厚度小于3m，肢解高度與厚度的比在4-8之間就可以，并且在建造的過程中短肢剪力墻的數量也可以變化，但是要符合抗側力的規定范圍，相對普通剪力墻具有很大的靈活性，短肢剪力墻還有一個特點是，可以根據不同的尺寸與布置來調整剛度中心。

3、由以上兩點可以看出短肢剪力墻的靈活性大，可以根據不同的需要與設計需求做出相應的調整與變化，所以設計師可以設計多種方案進行比較與篩選，可以滿足不同的開發商與建筑商的要求與需求，而且可以根據不同設計師的作品選擇最優的方案。斷肢剪力墻由于可以減少建筑的重量，所以可以很好的承受水平以及重力荷載，并且可以很好的支撐房屋的整體結構。

4、短肢剪力墻在墻面建設的過程中可以更好的連接墻面與墻面之間的房梁，可以隨墻肢位置而設于間隔墻的豎向平面內。并且具有隱蔽性，大大提升了房間的美觀性。

5、短肢剪力墻可以依據平面抗側剛度的要求，通過利用中心剪力墻，形成抗側力構建，調整過程相對輕松，比較容易滿足剛度與強度的不同要求。

二、短肢剪力墻結構布置

1、短肢剪力墻的數量不能過少，避免為了追求美觀而影響建筑的安全性，結構不能多以剛硬也不能過于柔軟，使墻面可以承受水平以及豎直的荷載，并且抗側力要達到安全建筑設計的要求。

2、短肢剪力墻的布局要合理而且不能影響美觀，不論是橫向還是豎向的墻面都要均勻的設計擺放，軸向應力不能差距過大。

3、每個短肢剪力墻的之間的距離不能太大，尤其是墻體的邊緣和角點這些容易發生破損的地方，一定要設計出相應數量的短肢剪力墻，這樣既可以保證短肢剪力墻更好的承重，也可以使墻體分散更多的荷載，使得短肢剪力墻的整體性大大提高了，同時也符合建筑建設中平面剛性的標準。

三、短肢剪力墻結構的計算分析

1、tat計算

tat軟件采用的是三維空間模型，對剪力墻采用薄壁柱單元計算原理，對梁柱采用空間桿系計算原理。在tat計算中，為了使結構受力更合理，應對結構進行計算簡化;對多肢剪力墻計算最常用的手段是按剪力墻開洞的辦法進行，開洞應上下對齊，減少上下偏心。剪力墻開洞后，洞口上下剩余部分tat用梁單元來模擬。開洞主要是為了把剪力墻簡化為符合薄壁柱的計算模型，同時使簡化后的剪力墻的受力更為明確。

2、satwe計算

satwe是專門為多高層建筑結構分析而研發的空間組合結構有限元分析軟件，適用于各種復雜體型的高層鋼筋混凝土結構體系計算。satwe是以殼元理論為基礎構造一通用的超單元墻元為模擬剪力墻，它不僅具有平面內剛度，也具有平面外剛度，可以較好地模擬剪力墻的受力狀態。而且墻元的每個節點都具有空間6個自由度，可方便地與任意空間梁柱單元連接，無需任何附加約束。

四、短肢剪力墻結構設計應注意的問題

1、因為短肢剪力墻具有很高的靈活性，可以調整長度與數量，正因為這樣，短肢剪力墻結構的抗側剛度相對會小一些，這樣會影響小高層建筑住宅居住的安全性，必須引起設計者與相關部門的重視，在設計的過程中，對短肢剪力墻的使用數量要有科學合理的安排。如果在房間內無法增加短肢剪力墻，可以利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，或者設計一些長墻。

2、各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近;抗震設計中，在規定的水平地震作用下，筒體和一般剪力墻承受的底部地震傾覆力矩不宜小于結構底部地震傾覆力矩的50%，必要時也可以通過增加長肢墻的方法調整剛度中心位置。

3、短肢剪力墻由于主要用作支撐房間的房梁，所以必須增加它的強度，也就是使用強度比較大的混凝土對其進行設計建造，并且加強墻柱的配筋，設計的過程中將連梁的高度適當降低一些，這樣會使短肢剪力墻在承受重力荷載的時候收到的壓力稍小一點，也大大提高了建筑的使用年限。

五、短肢剪力墻結構的構造要求

短肢剪力墻的結構設計中，剪力墻端部暗柱的設置有兩種形式：一種是端部做暗柱，設置剪力墻水平和豎向分布筋，適于肢長較長的短肢剪力墻;另一種有點類似異形柱的配筋方法，以腹部均勻配筋，腹部鋼筋面積根據電算時人為設置豎向分布筋的配筋率來計算，電算出的暗柱鋼筋面積放在端部，適于肢長較短的短肢剪力墻，且配筋形式較簡化，利于工程施工。短肢剪力墻的連梁應進行正截面極限承載力計算和斜截面抗剪極限承載力計算。目前，短肢剪力墻正截面極限承載力計算多采用構建截面分析的一般方法——全過程分析方法;連梁的正截面配筋，按矩形截面構件計算，取上、下配筋的較大值，按對稱配筋置于梁截面上、下部位，按斜截面抗剪計算所得的箍筋沿全跨加密設置。

六、結語

根據上文的分析與介紹，可以看出短肢剪力墻具有很強的靈活性與調整性，可以很好的應用在小高層建筑中。小高層主要應用于住宅類建筑中，隨著人們對生活水平的要求越來越高，建筑設計師必須很好的利用短肢剪力墻的特點與優勢，才能滿足大眾需要。短肢剪力墻的長度范圍相對大一些，可以根據不同的需要對長度進行調整，并且它的承重性也比較強，可以更好的滿足建筑的安全要求。所以，本文作者希望可以通過以上的論述，對小高層建筑的設計者更好的掌握短肢剪力墻的特性并且更好的運用它起到積極的作用。

參考文獻：

[1]劉桂華. 短肢剪力墻結構設計存在的幾個問題及探討[J].科技資訊.2008（05）

[2]黃家強. 淺談短肢剪力墻結構設計[J].科技資訊.2006（12）