淺談短肢剪力墻在小高層結構設計中的應用

鐘永國

（廣州市建筑科學研究院新技術開發中心有限公司）

淺談短肢剪力墻在小高層結構設計中的應用

鐘永國

（廣州市建筑科學研究院新技術開發中心有限公司）

短肢剪力墻在小高層結構設計中應用廣泛，其布置靈活，可為建筑帶來較大的布置空間。在小高層建筑發展尤為迅速的今天，擴大居住面積，改善居住環境，短肢剪力墻結構發揮著重要作用。本文根據短肢剪力墻的結構特點，對短肢剪力墻在小高層結構設計中的應用進行探討。

短肢剪力墻；小高層；結構；設計

前言

隨著國家對經濟適用房以及廉租房建設的高度重視，居民在享受經濟優惠的同時，對于建筑內部空間也提出了更高的要求。但是，經濟適用房以及廉租房本身所具有較小的開間、進深等特點與建筑內部空間擴大要求相矛盾。因此，短肢剪力墻在小高層建筑結構中得到了廣泛應用，針對短肢剪力墻在小高層結構中的應用分析具有現實意義。

1　短肢剪力墻結構的優點

將墻肢截面高厚比在4～8之間的短肢剪力墻與一般剪力墻集合形成短肢剪力墻結構體系，在房間分隔墻的交點處進行布置，并合理確定數量。短肢剪力墻需要根據建筑抗測力的需要與分隔墻之間的相交形式進行合理布置，使之在各墻肢之間設置連系梁并形成整體[1]。短肢剪力墻結構體系也就具有了較輕的自重，使得地震效應對建筑本身的作用力相對減少。

短肢剪力墻在抗震性能上相對于一般剪力墻結構要差，其受力與變形特征，與框剪結構具有一定的相似性。同等條件下，在結構整體遭到外界作用力而產生變形時，所導致的豎向位移也要比框剪結構小。

2　短肢剪力墻結構體系

短肢剪力墻結構根據小高層建筑本身的特點，充分利用豎向交通中心區分隔墻，進行剪力墻的布設，使之形成一個完整的核心筒體系，以應對豎向荷載以及水平荷載（如風荷載和地震荷載等）。連系梁將短肢墻與核心筒聯系成統一的整體，從而使短肢剪力墻在小高層建筑中得到應用。將墻肢肢寬設計為墻厚的4～8倍，剪力墻截面厚度設計為不小于200mm，根據建筑本身的分隔墻形式確定短肢剪力墻的布置形式，可以采用L形、T形等多種形式。

3　短肢剪力墻的應用范圍

在高層與超高層建筑結構中，通常不會全部采用短肢剪力墻。根據《高規》相關規定，短肢剪力墻被定義為截面厚度小于300mm、各肢截面高度與厚度之比在4～8范圍之內的剪力墻。在規定的水平地震作用下，當短肢剪力墻能夠承受的傾覆力矩大于建筑結構底部所能夠承受的總地震傾覆力矩的30%時，《高規》將其稱為具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。因此，在對小高層建筑結構中短肢剪力墻的判定尤為重要[2]，需要合理判定。根據小高層建筑結構的抗震需求，合理設計短肢剪力墻的數量。

4　短肢剪力墻在小高層結構設計中的應用

4.1短肢剪力墻布置分析

在進行短肢剪力墻的布置過程中，應該充分結合建筑本身的布置特點，在建筑中的布置應該足夠均勻，合理控制墻的軸向應力。在進行短肢剪力墻的豎向布置時，保持墻肢上下對齊，并形成連續狀態，嚴禁洞口出現錯位，使其與連梁共同構成較多跨數的抗測力體系。對于短肢剪力墻的厚度設計要嚴格按照相關規范，保障建筑安全性能的前提下，降低建筑本身的自重。在進行底部加強時，其厚度不應該低于200mm，一字形獨立剪力墻的底部加強部位設計厚度也要在220mm以上，對于其他部位的設計厚度應該在180mm以上。剪力墻在小高層建筑中的豎向設計可自下往上均勻減少，嚴禁其剛度突變。

4.2短肢剪力墻在小高層建筑中的抗震分析

在小高層建筑結構形式中，樓層的最大彈性水平位移應該盡量控制其小于該樓層兩端彈性水平位移平均值的1.2倍，在進行空間計算模型的設計時，應該考慮雙向扭轉的影響，以對建筑的抗震性能綜合考慮[3]。短肢剪力墻在小高層建筑中的抗震等級不再提升，并對延性著重考慮。在進行抗震設計時，根據抗震等級對剪力墻的軸壓比合理設計，尤其要考慮一字形短肢剪力墻的延性分析，可以將其軸壓比限值降低0.1。

4.3短肢剪力墻在小高層建筑中剪力設計值以及配筋率分析

對于短肢剪力墻的剪力設計值需對結構底部及其他各層進行綜合考慮，在一、二、三級抗震等級中，在設計時將其分別乘以1.4、1.2與1.1，其關鍵目的就在于避免短肢剪力墻過早受到外力沖擊而遭受破壞。短肢剪力墻的豎向鋼筋配筋率應該根據抗震等級進行設計，一、二級不應小于1.2%，三、四級要在1.0%以上。一字形短肢剪力墻延性以及平面外穩定性需要著重考慮，在小高層建筑中，應該避免采用一字形短肢剪力墻。在建筑結構的整體設計中，短肢剪力墻的翼緣應當適當加強。

5　短肢剪力墻在小高層設計中應用時應該注意的問題

5.1嚴格控制軸壓比

短肢剪力墻的軸壓比控制主要是針對端柱以及無翼緣的一字形短肢剪力墻進行著重考慮。有關數據顯示，在小偏壓狀態下，剪力墻承受壓力與彎矩時，就會導致剪力墻的延展性降低[4]。并且，在大偏壓狀態下，過大的軸壓極易因為多種因素的融合提前達到混凝土的極限壓應變，使建筑本身的承載能力以及變形能力受到嚴重削弱。因此，在小高層建筑結構的設計中，短肢剪力墻的軸壓比要綜合各種因素進行確定。

5.2加強抗震性能的研究工作

短肢剪力墻在小高層建筑結構中，抗震性能一直是其薄弱環節，主要表現在建筑的邊緣一級角點處的短墻肢的設計上。在一字形短肢剪力墻的設計工作中，對相連連梁尤為注意，加強延性抗震構造措施，可適當加厚墻體，如在厚度上選取250mm，在底部加強部位選取300mm。小高層建筑結構構造中，如何加強短肢剪力墻在抗震性能上的提高尤為重要[5]。目前，大多數小高層建筑功能定性為住宅模式，居民居住的較高密度要求建筑本身應具有較高的抗震性能。

5.3合理選擇截面形式

剪力短肢墻的截面優先選擇十字形、L形以及T形，在外墻的轉角處嚴禁使用一字形墻肢，并且在整棟建筑中，慎重選擇一字形模式，盡量少用。根據小高層建筑的抗震等級等相關要素的分析與研究，合理選擇橫截面，保障墻與梁之間的有效斷面。

5.4科學選擇計算方式

短肢剪力墻在進行桿件內力計算以及結構本身動力特性分析時，應該綜合利用現代信息計算技術，采用三維演算方法進行科學、系統分析。另外，針對剪力墻結構計算可采用PKPM中SATWE模塊或者盈建科等軟件進行比較分析。豎向構件包括薄壁桿模型以及墻元模型，根據設計對象的要點，合理選擇計算方式。同時，軟件計算時，墻元劃分并不需要過分追求細化，原因在于單元有一定的厚度，并且單元自身的長、寬以及厚度之間的比例值接近時，此時不應該再使用墻元進行計算。

6　結語

在應用短肢剪力墻的小高層結構設計工作中，根據建筑本身的特點，分析其受力特性，并合理設計其布置形式。應嚴謹考慮短肢剪力墻在小高層結構中的應用，在設計初期就要嚴格執行質量控制的相關標準，從而保障建筑整體的工程質量。

[1]劉蘭.淺談短肢剪力墻小高層的抗震問題[J].新材料新裝飾，2013（12）：346.

[2]邢增楊.小高層短肢剪力墻結構設計初探[J].價值工程，2010，29（36）：77.

[3]星顯平.大模板施工工藝在小高層短肢剪力墻施工中的應用[J].中國住宅設施，2011（8）：47～49.

[4]余柔娟.小高層短肢剪力墻結構設計的重點分析[J].建筑工程技術與設計，2014（15）：204.

[5]梅長騫，張慧琦.短肢剪力墻在小高層結構設計中應用分析[J].價值工程，2015，34（9）：204～205.

TU318

A

1673-0038（2015）30-0041-02

2015-5-25

鐘永國（1986-），男，助理工程師，研究生，主要從事結構和巖土設計工作。