短肢剪力墻在民用建筑結構設計中的運用分析

楊健

（華南理工大學建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

短肢剪力墻是民用建筑中常見的結構。為了提高建筑物的抗震性能，設計者必須使用短肢剪力墻降低結構重量，嚴格按照設計要求標準，使短肢剪力墻結構在建筑結構設計中廣泛使用[1]。設計科學的短肢剪力墻結構，進行力學性能分析，有效改善建筑設計，積極把握關鍵點[2]。它可以促進短肢剪力墻在建筑結構設計中的有效應用。在民用建筑設計中，建筑設計和結構設計必須協調一致[3]。建筑設計的布局必須靈活，開放和深度的尺寸必須合理，人們的生活要求必須得到滿足[4]；結構的設計應符合強度要求，以確保結構的安全性和穩定性。由于短肢剪力墻可以顯著提高建筑結構的橫向剛度，因此在民用建筑結構的設計中得到廣泛的應用。為了促進我國建筑設計水平的提高，我們應該研究短肢剪力墻在結構設計中的合理應用。

1 短肢剪力墻的特點

短肢剪力墻是近年來建筑業出現的一種新型結構形式。實際上，它是異形柱與剪力墻的組合，這種類型的結構常用于民用建筑，與普通剪力墻相比，短肢剪力墻截面厚度較薄。一般來說，其厚度主要集中在200～300mm。各肢端截面的高度與厚度之比主要在5～8 之間。在結構中，異形截面柱與短肢剪力墻相似，不同之處在于柱截面高度與厚度之比小于4，而短肢剪力墻截面高厚比要在4～8 之間。短肢剪力墻結構因其結構性能好、長度小而被廣泛應用于民用建筑結構設計中。

與傳統墻體相比，短肢剪力墻在民用建筑結構設計中更加靈活。在實際設計施工中，根據施工的具體要求，可以適當控制墻體的大小和數量。同時，我們也應該能夠更好地完成墻體柱的連接，防止框架結構截面不規則，對項目的整體質量和實際應用造成不利影響。在土木工程建筑設計中，設計師將短肢剪力墻結構的這一特點應用于相應的布置，使建筑空間更加美觀。同時，短肢剪力墻結構使用的鋼筋混凝土較少，可以減少施工總成本，提高經濟效益。

在土木工程中，合理使用短肢剪力墻，一方面可以減輕結構本身的重量，另一方面也可以進一步提高結構的抗側力功能。因此，該結構形式更適合高層建筑工程。近年來，中國城市化步伐加快，城市住房問題長期以來一直是一個關鍵問題。在民用建筑中，短肢剪力墻的合理應用可以使建筑工程滿足穩定性和抗震性的要求。同時，在有限的空間內適當提高建筑工程的高度，提高建筑工程空間的利用率，提高人們對民用建筑的滿意度。

2 民用建筑中短肢剪力墻的應用

短肢剪力墻可以增加高層結構的穩定性。我們都知道，隨著樓層數的增加，總體施工難度和承載力也在逐漸增加。特別是在高層建筑中，高層建筑不僅要考慮建筑的整體地震效應，還要承受水平和垂直方向的荷載。短肢剪力墻技術的應用，在很大程度上保證高層建筑的整體施工質量。通過對鋼筋配置的控制，結合短支路剪力墻的合理布置，設計出合理的高層建筑。同時，由于采用短枝剪力墻技術，有效地保護了建筑的內部活動空間，提高空間的利用率，有利于我國高層建筑水平的提高。

短肢剪力墻技術可以用于高層建筑的應力計算。采用短肢剪力墻技術的高層結構的力學分布類似于空間幾何結構。通過適當的計算公式，可以準確計算出高層短肢剪力墻的具體承載力。從而計算高層結構施工各階段工程結構承載力的極限值和工程施工各過程剛度的極限值。便于高層建筑結構設計師在前期對建筑方案進行調整。通過高層建筑的側向力計算，為高層建筑結構設計人員提供第一手的現場數據。通過相關數據的整理和分析，達到控制工程質量的目的，有效地保證運行平穩的建設項目的施工進度，提高相關企業的生產效率，減少建設的潛在安全隱患，有利于中國經濟的進一步發展。

利用短肢剪力墻技術設計小型高層建筑，可以使建筑的空間分布更加合理。小型高層建筑的抗震性優于大型建筑。在增加短肢剪力墻技術后，增加了住宅內部的活動空間。與此同時，通過短枝剪力墻設計建筑結構的垂直構件，生活區之間的空間分布也更加清晰。它最大限度地優化小型高層建筑的內部空間設計，避免建筑結構與建筑功能之間的沖突，優化資源配置。短肢剪力墻可以優化小型高層建筑內部應力的集中。在設計小型高層建筑的內部結構時，建筑內部將承受較大的剪力和軸向力，通常將隱蔽的柱子被放置在短肢剪力墻中，以提高小型高層建筑的整體承載力。利用短肢剪力墻技術，可以避免小型高層建筑內部應力的集中，通過計算得到小型高層建筑內部荷載的極限值。利用短枝剪力墻技術對墻體進行加固和改善，有效避免高水平內部應力的集中，使其達到民用建筑的質量標準。短肢剪力墻技術可以提高小型高層建筑的整體施工質量。短肢剪力墻技術可以根據建筑的實際情況合理設計。在小型高層建筑結構中，短肢剪力墻技術可以與BIM 技術有機結合，提高建筑整體質量。在低成本的基礎上，它可以滿足綠色節能的要求，并具有優異的抗震性能。它可以靈活地組合不同的設計方案，使建筑結構符合相關的質量要求。

短肢剪力墻的應用減少了小高層建筑剪力墻的數量。高層的內部設計之中，剪力墻布置不宜設置過多，因為過度使用剪力墻結構，會增加應力集中的風險。與此同時，剪力墻布置過多將減少用戶的生活空間，也將容易造成相應的結構隱患。短肢剪力墻技術的出現，完美地解決了上述在小高層建筑中遇到的問題。首先，剪力墻的墻厚度較小，生活不會占用太多的空間，其次，短肢剪力墻的表現都優于一般剪力墻，所以在高層建筑中可以減少短肢剪力墻的應用，有效減少資源浪費，促進建筑結構設計的進一步發展。

3 短肢剪力墻的設計要點

3.1 抗震設計

短肢剪力墻相對于一般剪力墻，其墻體的剛度要小于一般剪力墻的剛度。為滿足強剪弱彎的設計要求，需要對結構的連梁的剛度進行相應的削弱。在剪力墻布置時，剪力墻的軸壓需要在一定范圍內進行控制，不能使其差距過大。在進行結構布置時，剪力墻應相對的均勻，剪力墻的上下墻肢要對齊，防止結構剛度分布不均勻。與此同時，短肢剪力墻與一般剪力墻要進行搭配布置。還需要注意軸壓比對剪力墻結構的影響，規范中軸壓比限值如表1 所示。

3.2 剪力墻洞的布置及形狀

開口的位置必須嚴格按照相應的標準設計。如果我們要確保壁支的剛度間距和開口不太大，以便有效地保證應力分布合理，確保水平和豎向的傳力路徑明確。剪力墻洞口位置處受力相對薄弱，因此其布置的位置不能設置在結構薄弱位置處，在進行洞口填充時，應盡力選用輕質材料。為了保證洞口的設置對結構不會產生負面影響，有必要的話需要運用abaqus 以及analysis 等有限元分析軟件進行相應的有限元分析，從而使洞口的設置滿足相應的要求。在進行短肢剪力墻設計時，通常會遇到異形截面剪力墻，為了滿足建筑結構要求，異形截面的布置是必不可少的，需要連梁的布置相對應，避免不合理布置出現裂縫等結構問題。

表1 軸壓比限值

3.3 加強設計

為了保證短肢剪力墻的延性，對于一級抗震設計要求的，短肢剪力墻的重力荷載約為0.5；對于二級抗震設計要求的，短肢剪力墻的重量荷載約為0.6；在第二次地震中，短肢剪力墻的重量荷載約為0.7。然而，不同形狀的短肢剪力墻的設計價值有不同的標準。這意味著一字型短肢剪力墻的設計值將控制在0.1 左右。對剪力墻的塑性鉸區域進行加強，應避免剪力墻和樓梯墻的位置。此外，如有必要，應擴大底部加強的范圍，并將加固部分的高度控制在總墻高度的10%以下。

4 結語

為了使民用建筑的設計更加經濟合理，在結構設計中應采用短肢剪力墻。短肢剪力墻結構因其許多優點而得到廣泛應用。為了更好地提高結構的整體性能和抗震性能，在設計中應考慮短肢剪力墻的設計要點。為了提高延性，采用特殊形狀的短肢剪力墻來提高墻體結構的剛度。墻體高度應合理設計，避免軸向壓縮比過高引起的縱向裂縫，結構加固配置應合理。優化整體結構性能，確保整體結構設計的安全性和穩定性，提高我國民用建筑的設計水平。