高層建筑短肢剪力墻結構設計探討

馬朝強

摘 要：在高層建筑結構設計中，短肢剪力墻結構是一種常見的結構。這主要得益于其截面較小，容易形成較廣的空間，滿足建筑在觀賞方面的需求。作為高層建筑結構設計人員，應充分意識到短肢剪力墻結構設計的重要性，并掌握其設計原則和設計要點，才能更好地提高高層建筑短肢剪力墻結構設計水平，最終提高整個高層建筑的工程質量。

關鍵詞：高層建筑；短肢剪力墻；結構設計

1 導言

在高層建筑短肢剪力墻結構設計中，我們應熟練掌握其設計原則和設計要點，提升對此類結構設計水平，才能更好地確保其滿足實際設計需要才能更好地促進其作用的發揮。以下筆者就此展開探究性的分析。

2 短肢剪力墻結構體系概述

2.1 短肢剪力墻定義

短肢剪力墻指截面厚度不大于300mm，各肢橫截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。所謂“短肢剪力墻—筒體（或一般剪力墻）”結構體系，是融合框架結構的優點，剪力墻的長短可靈活布置，是介于剪力墻與異形柱之間的新的結構形式，這種結構形式能較好適應小高層住宅建筑的結構體系。

2.2 短肢剪力墻結構體系

短肢剪力墻結構體系根據高層住宅平面的特點，利用豎向交通中心區的分隔墻設置鋼筋混凝土墻，組成一個基本完整的核心筒體，作為承受豎向荷載和抗側力的主要部分。外圍部分的豎向構件，視結構受力需要和建筑平面布置，在房間的分隔墻體處可靈活設置短肢剪力墻。在各短肢剪力墻之間布置連系梁，把短肢剪力墻和核心筒體連成一個整體，構成整棟建筑的結構體系。短肢剪力墻墻肢約為5倍肢寬，短肢剪力墻的截面厚度不應小于200mm。布置形式通常采用L形，T形，也有少量十行，Z行，一字形截面。其形式隨交點處建筑分隔墻形式而定，也可混合布置部分長墻肢或矩形柱。

3 設計原則分析

在對短肢剪力墻結構進行設計時，應切實堅持以下幾點原則：

（1）確保短肢剪力墻均勻布置，這樣才能確保建筑物自身的剛度與質心相同，從而預防在地震情況下導致其出現扭轉的情況。

（2）在布置結構時確保其靈活性和可調整性，且選擇方案較多，能更好地對樓蓋支承進行處理。

（3）主要是在間隔墻交接處進行短肢剪力墻設置，在布置豎向構件時不能影響建筑的使用功能，并嚴控墻肢數量，結合抗側力確定其數量，預防結構過剛或者過柔。

（4）嚴控墻肢厚度，預防墻肢從各間隔墻的表面凸出，并符合高層建筑在剛度方面的需求，并將中心剪力墻作為抗側力構件。

（5）針對建筑造型不規則，亦或是水平凹凸較大，確保將其在平面各邊緣處、各角點處布置短肢剪力墻，這樣不僅能提高結構的整體性，而且還能符合結構平面剛度的需要。

（6）高層建筑結構設計中，并不能完全適用于所有的高層建筑，尤其是短肢剪力墻較多時，還應設置普通的剪力墻，利用其與短肢剪力墻一同作為抵抗作用的剪力墻結構。當短肢剪力墻較多時，還應將其建筑高度適當的降低，比規范中剪力墻結構設計規范中要求的規定值略低。當高層建筑的抗震設防烈度分別為7度、8度（0.20g）和8度（0.3g）時，建筑高度分別不大于100m、80m、60m。而高層建筑的抗震設防烈度為9度時，必須盡可能地減少短肢剪力墻設計的數量，不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。

4 必要性與注意事項

4.1 必要性分析

（1）能有效的滿足建筑設計的需要。這是因為短肢剪力墻能通過對其數量和強度的調整，從而更好地滿足實際需要，加上能隱蔽性的設置連接支撐柱梁。因而在高層建筑結構中，其整體構造能通過設置中心剪力墻而確保其剛度和強度達標，且能提高建筑物自身的使用性能。

（2）能結合實際施工情況強化對其的控制。這主要是因為實際施工中存在的不確定因素較多。而短肢剪力墻則能有效的控制，能結合實際施工需要對其尺寸、數量和位置等進行確定，能結合施工方案的需要進行針對性的調整，最終確保施工質量。

4.2 設計中布置墻體注意事項

雖然短肢剪力墻結構在現代建筑的運用上將其特點和優點發揮的淋漓盡致，但是這種剪力墻結構在抗震性能上相對來說較弱一些，因此，在之后的結構設計上應當注重加強其抗震性能，減輕其在抗震環節上的不足之處，注重概念設計方式在這種結構上的應用。短肢剪力墻在布置過程中要布置均勻，盡量避免洞口的錯位，形成連梁一起構成連續較多跨數的抗側力系統。另外，短肢剪力墻應該有與兩個方向的梁互相進行連接。相互連接的梁避免布置在墻肢的非豎向平面內，盡量避免有一條直線的短肢剪力墻結構，應當考慮將結構布置成在兩個主軸方向均有剪力墻。

5 設計要點

5.1 剪力墻洞設計要點

在對剪力墻洞進行設計時，其設計要點如下：

（1）在設計其位置時，必須根據設計規范設計剪力墻洞口，一般盡量為排狀、列狀，做到分布規則，并將墻肢和連梁明確。預防出現剪力墻墻肢的剛度過大和間距設計過大的情況出現。

（2）在設計時一般不得設置錯洞剪力墻，如果必須設置，則需要在洞口周邊將其加強，進而確保洞口剪力墻較為規則。

（3）在洞口設計過程中，應利用PKPM模型加強對其的分析，簡化不規則洞口的處理，并做好對其的計算和校核。

5.2 抗震設計要點

短肢剪力墻結構設計中，其抗震設計是非常重要的環節，尤其是在抗震薄弱環節應采取一定的加強措施。

（1）在短肢剪力墻墻肢平面內做好連梁布置，在兩個主軸方向上，將短肢剪力墻連接起來。另外應在兩個方向設置翼緣，避免出現一字型短肢剪力墻。

（2）對短肢剪力墻進行均勻地布置，避免墻軸向應力差別太大，并確保建筑形心和結構強度中心相同。但是在豎向的短肢剪力墻結構設計時，應確保上下建筑墻肢對齊，避免出現洞口錯位的情況，確保其與梁結構形成抗側力體系，將短肢剪力墻體系自身的抗震性能提升。

（3）利用強墻柱弱梁體系進行短肢剪力墻結構的設計，這是因為其自身的抗側力剛度小，利用核心筒能將其建筑自身的強度增加，從而促進其抗震性能的提升。同時還能提高結構剛度，預防建筑結構由于地震強烈沖擊而變形。

（4）將軸壓比降低，增加其配筋量以及墻肢的厚度，提升抗震性能。

5.3 加強設計要點

在對短肢剪力墻結構進行加強設計時，應掌握以下幾點設計要點：

（1）筒體與普通剪力墻所承受的地震傾覆力矩應超過50%。

（2）在底部加強部位，以及其他樓層，均需要就短肢剪力墻結構的剪力設計值予以調整，且短肢剪力墻的截面厚度在200mm以上，避免短肢剪力墻過早的被剪切破壞。

（3）在一級抗震等級時，為了優化短肢剪力墻結構的延性，短肢剪力墻的重力荷載代表值作用是，其形成的軸力設計值的軸壓比應在0.45之內，二級抗震等級時，這一值應在0.50之內，三級抗震等級時，這一值應在0.55之內，若為“一”字型短肢剪力墻，這一值應尚應相應再減小0.1，這是設計人員必須嚴格注意的問題。

6 結束語

綜上所述，在高層建筑短肢剪力墻結構設計中，我們必須堅持一定的原則，充分認識到短肢剪力墻在高層建筑結構設計中的重要性，切實掌握其設計要點，不斷的提升自身的專業技術水平，才能更好地促進建筑設計成效的提升和優化。

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