高層居民建筑短肢結構墻結構設計

文/鄒玲芬 上海市對外服務有限公司國際人才分公司 上海 200001

高層居民建筑短肢結構墻結構設計

文/鄒玲芬 上海市對外服務有限公司國際人才分公司 上海 200001

隨著我國的建筑技術的發展，高層居民建筑也成為了建設的主流。但我國關于高層居民建筑的墻體結構設計卻不能有效滿足市場的需求。本文以短肢結構墻為視角，通過對其性質，設計要點的分析，綜合闡述其設計方法，以期為我國的短肢結構墻的結構設計做出理論上的貢獻。

短肢結構墻；結構設計；高層建筑

為了滿足民眾日益增長的居民建筑需求，建筑設計師設計出了短肢結構墻。這種墻體設計不僅能保障建筑物的強度與位移，合理規劃建筑物的空間，還能對建筑的安全提供一定保障。隨著短肢結構墻在實踐中的廣泛應用，高層居民建筑的質量、空間、結構都有了很大的提升。但短肢結構墻的設計工藝基表復雜，對于技術的要求也較高，本文選取三個角度，分別對短肢結構墻的性質、結構設計的設計要點以及設計方法進行了分析，以期能將短肢結構墻的結構設計清晰地呈現出來。

1、短肢結構墻的性質分析

所謂的短肢結構墻是指：“墻體截面的高度和厚度比在5-8這一區間的結構墻。” 將短肢結構墻的設計廣泛應用于高層居民建筑中能夠起合理劃分建筑空間、保障建筑安全等作用。但在高層居民建筑中不能全部采用短肢結構墻的結構墻體設計，同時要注意的是：在采用較多的短肢結構的設計時，要同時設計一定數量的普通結構墻（簡體），與短接結構墻共同作用，抵抗水平力。

在設計短肢結構墻時，應注意其抗震效果的設計，主要包括三個方面：第一：注意短肢結構墻墻體底部承受“第一振型”地震傾覆力的能力，要在設計時保證短肢結構墻的承受力不超過其結構總底部的1/2；第二：注意短肢結構墻墻體底部承受“第一振型”地震傾覆力的能力的下限。由于短肢結構墻的特殊性，使其不適用與建筑物底部“地震傾覆力矩”的判斷標準，因而在設計過程中要注意短肢結構墻的底部承受地震傾覆率的下限。在短肢結構墻設計占總結構墻設計的比率較少時，對短肢結構墻的承受力設計應為總結構墻底部承受地震傾覆力矩的1/6—2/5；第三：對于短肢結構墻墻體底部承受力的下限設計還需結合建筑物的具體情況進行判斷。在短接結構墻設計占總結構墻設計的比率較小，即只有個別短肢結構墻的設計時，應當依據結構墻的地震傾覆力矩來進行設計。

2、短肢結構墻結構設計的設計要點

在多高層居民建筑進行短肢結構墻的設計時，建筑設計師要遵循科學、合理的設計原則，秉持者嚴謹的設計理念，嚴格遵守建筑工程施工的相關規章制度的前提下，充分利用科學的技術手段對建筑物的短接結構墻進行設計。在進行高層居民建筑的短肢結構墻設計的時要注意把握：嚴格控制短肢結構墻的軸壓比；加強短肢結構墻的抗震設計、準確判斷短肢結構墻的“內梁”屬性這三個方面的設計要點。

2.1 嚴格控制短肢結構墻的軸壓比

為了保障短肢結構墻的延性，應嚴格控制短肢結構墻的軸壓比。在目前我國的短肢結構墻設計中，墻體在不同的情況下會承受不同的負荷壓力，導致墻體被壓彎。當負荷的軸壓比偏小時，會導致短肢結構墻的延性下降；而當負荷的軸壓比偏大時，會導致短肢結構墻墻體混凝土承受的應力增大，當混凝土無法承受高強度的應力時，短肢結構墻的結構承受力就會下降，有可能導致混凝土裂縫的出現，危及墻體的安全。具體的軸壓比數值如圖（2-1）所示。因此，對于短肢結構墻的設計，一定要注意嚴格地控制軸壓比。

軸壓比數值圖（2-1）

2.2 加強短肢結構的抗震設計

高層居民建筑中的墻體結構中，邊緣處的短肢結構墻與角點處的短肢結構墻的抗爭能力較差。而這個位置的短肢結構墻對于其他結構墻的影響較大，若其在地震中遭到破壞而改變了墻體原有的形態，會導致墻體裂縫的情況發生，而隨著墻體裂縫的加大，整個建筑的都會受到影響。因此在進行高層居民建筑的短肢結構墻設計時，要注意加強短肢結構墻的抗震設計，可以采用降低短肢結構墻軸壓比的方式來降低短肢結構墻的角點與邊緣處承受的壓力。通過加大箍筋的配比率的方式來降低墻體承受壓力，從而提高墻體的抗震能力。

2.3 準確判斷短肢結構墻的“內梁”屬性

在對短肢結構墻進行墻梁設計時，要注意對“連梁剛度”的把握，連梁剛度的合理設計能夠保證建筑結構中的整體“抗側移剛度”，進而保證建筑物的結構墻體的抗爭能力。在對短肢結構墻的墻梁進行設計時，應依據“跨高”比例的不同做出不同的判斷，當“跨高”比率超過5時，應采用“框架梁”的方式對短肢結構墻的墻體進行設計，當“跨高”比率不足5時，應采用“連梁”的方式對短肢結構墻的墻體進行設計。同時還要注意對墻體的截面，“內梁”的配筋做處合理的設計，才能保證短肢結構墻的設計符合“內梁”對于結構墻的要求，進而保證整個建筑的安全性與穩定性。

3、短肢結構墻的結構設計

在對高層居民建筑進行短肢結構墻設計的時候，應從總體的角度對建筑物的結構進行合理的規劃設計。對長肢結構墻與短肢結構墻的比例進行合理的規劃與分析。使長肢結構墻與短肢結構墻形成可靠的支撐，加強建筑物整體的穩定性。

在進行建筑物的結構設計前，應對短肢結構墻的變形特征做出分析，通過分析的結果對短肢結構墻的結構做出大體上的判斷。如短肢結構墻的結構設計屬于“異形柱”設計的話，可以將短肢結構墻的歸納為“框剪結構”。通過標準測量的方法，對短肢結構墻的墻體進行計算，以確定其形式與條件。在短肢結構墻與總體結構墻的結構形式相符合時可以直接使用普通結構墻的參數作為短肢結構墻的規格參數。

在對建筑物房間進行設置的時候，要充分考慮房間的間隔墻位置。在通常的情況下，會將短肢結構墻設計在建筑房間中與間隔墻交叉的位置，使其與間隔墻形成豎向的構建模式。

對于短肢結構墻的數量設計，要依據建筑結構對于抗側力的要求。若短肢結構墻的數量設置較少，會導致結構墻的結構設置過于柔軟，如果設置的短肢結構墻過多，會導致建筑物墻體的結構過于剛硬。在對短肢結構墻的數量進行設置的時候，要遵循著布置均勻的原則，即保證建筑結構的“質心”與“鋼心”的統一，避免因地震等其他強烈沖擊而導致墻體的結構變形的問題。短肢結構墻的設置方案多且具有一定的靈活性。因而對于樓蓋支撐處的處理方法也比較靈活多樣。如在結構設置不規則時，導致出現單面墻體水平荷載量過大的問題時，可以采用平衡抗側剛度的設計，設計合理的中心剪力墻，以實現建筑物墻體符合抗側力的要求。

4、結構墻的結構壓力值的選取

判斷結構墻的結構壓力值對于短肢結構墻的設計有著重要的意義。因而本文歸納了具體的判斷結構墻結構壓力的計算公式：

“F1=0.22γct0Βv1/2；F2=γcH”2這里的c的值為：25KN/m3的“混凝土重力密度”，其中β1是外加劑影響對修正系數的影響，在沒有外加劑值的情況在β1的數值為：1.0。而為了增加緩凝效果時，外加劑的數值應當選取為：1.2。β2為“混凝土坍落度”對修正系數所造成的影響的數值。當β2小于或等于30mm時，“混凝土坍落度”為0.85，50mm—90mm。而t0是指 新澆筑的凝土具體開始凝結的時間，計算依據為：“ t0=200/T+15”3,這里的T是指混凝土的溫度。而F1，F2是指所澆筑的混凝土對于模板造成的側壓力的最大允許數值。V是指混凝土的澆筑的速率，M的取值應為1.0，若在110-150之間，則M的取值應為1.15。

這里需要引起注意的是，施工材料對于施工的影響也是巨大的。不能僅僅依靠公式的計算，而忽略了材料在實際施工中多起到的關鍵作用。

總結：

在當前的階段，建筑設計師應在設置中廣泛地采用短期結構墻的設計方案，以滿足居民對于現代化高層建筑安全與穩定的要求。在進行高層居民建筑墻體的結構設計中，要求建筑設計人員充分利用科學與信息技術，做好對短肢結構墻體軸壓比的嚴格控制，同時要減輕短肢結構墻的抗震能力，準確按照短肢結構墻的“內梁”屬性。在滿足上述要求的同時，設計師也要緊跟發展的步伐，了解民眾對于房屋的需求的變化，對建筑設計做出相應的調整，同時也要深入研究，對短肢結構墻的設計技術進行不斷的改革與創新。而最終要實現的目的就是：設計的建筑物具有安全性與穩定性。

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