劉凱濤

摘 要：短肢剪力墻的設(shè)計使建筑物更加美觀，同時很大程度上增強了建筑的使用性能，因此本文簡單討論了高層建筑短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高層建筑；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 前言

短肢剪力墻是當(dāng)今高層建筑的主要組成部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響著高層建筑的安全以及質(zhì)量，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要尤為重視。

2 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系概述

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系根據(jù)高層住宅平面的特點，利用豎向交通中心區(qū)的分隔墻設(shè)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(cè)力的主要部分。外圍部分的豎向構(gòu)件，視結(jié)構(gòu)受力需要和建筑平面布置，在房間的分隔墻體處可靈活設(shè)置短肢剪力墻。在各短肢剪力墻之間布置聯(lián)系量，把短肢剪力墻和核心筒體連成一個整體，構(gòu)成整棟建筑的結(jié)構(gòu)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(yīng)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 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點分析

（1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能夠比較容易滿足建筑及人們居住中的要求。墻截面的厚度與填充墻的厚度是一樣的，同時是采用豎面的隔墻將各個墻體的梁柱進(jìn)行相互連接，這樣就可以完美的解決在框架結(jié)構(gòu)中梁柱會超出墻面的麻煩；在墻體材料的選擇上也是選擇了完全符合我國對墻體改革所要求的一種輕質(zhì)材料短肢剪力墻結(jié)構(gòu)也在一定程度上滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。

（2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)常用的剪力墻結(jié)構(gòu)相比較，其可以將墻肢和梁柱完全的隱藏起來，而不像傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致墻肢的截面較大，并且梁柱經(jīng)常會凸出墻體，不僅對美觀產(chǎn)生影響同時還影響到使用功能。在結(jié)構(gòu)布置上，短肢剪力墻的數(shù)量和肢長可以根據(jù)抗側(cè)力的需要而定，數(shù)量可多可少，肢長可長可短。可以應(yīng)對各種復(fù)雜多變的外界突發(fā)狀況。

（3）在高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可以將各個輕質(zhì)的承載能力充分利用起來，減少對因為墻體過長而造成對構(gòu)造配筋的浪費。將結(jié)構(gòu)本身所承載的重量相對減輕，同時也減少了主體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)成本的造價，在一些地基承載例相對較低的地方取得了顯著的經(jīng)濟效益。

4 短肢剪力墻定的相關(guān)設(shè)計原則

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(zhì)心相同，預(yù)防在地震情況下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況。②在布置結(jié)構(gòu)時確保其靈活性和可調(diào)整性，且選擇方案較多，能更好地對樓蓋支承進(jìn)行處理。③主要是在間隔墻交接處進(jìn)行短肢剪力墻設(shè)置，在布置豎向構(gòu)件時不能影響建筑的使用功能，并嚴(yán)控墻肢數(shù)量。④嚴(yán)控墻肢厚度，預(yù)防墻肢從各間隔墻的表面凸出，并符合搞成建筑在剛強度方面的需求，并將中心剪力墻作為抗側(cè)力構(gòu)件。⑤針對建筑造型不規(guī)則，亦或是水平或者較大，確保將其在平面各邊緣處、各角點處布置短肢剪力墻。⑥短肢剪力墻較多時，還應(yīng)設(shè)置一個普通的剪力墻，利用其與短肢剪力墻一道作為抵抗作用的剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)短肢剪力墻較短時，還應(yīng)將其高度適當(dāng)?shù)慕档汀?/p>

5 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

5.1 剪力墻洞設(shè)計要點

在對剪力墻洞進(jìn)行設(shè)計時，其設(shè)計要點如下：①在設(shè)計其位置時，必須根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計剪力墻洞口，一般為排狀、列狀，做到分布規(guī)則，并將墻肢和連梁明確。預(yù)防出現(xiàn)剪力墻墻肢的剛度過大和洞口的間距設(shè)計過大的情況出現(xiàn)。②在設(shè)計時如果需要設(shè)置疊合的錯洞墻和錯洞剪力墻時，一般需要其洞口疊合，或者將其錯開距離減少，此時就會導(dǎo)致墻肢不規(guī)則，同時其應(yīng)力與構(gòu)造分布也勢必較為復(fù)雜。在洞口間的薄弱部位較多，所以一般不得在洞口設(shè)置剪力墻，若必須設(shè)置，則需要在疊合洞口處利用輕質(zhì)材料將其填補，或者在洞口周邊將其加強，進(jìn)而確保洞口剪力墻較為規(guī)則。③在洞口設(shè)計過程中，應(yīng)利用BIM模型加強對其的分析，簡化不規(guī)則洞口的處理，并做好對其的計算和校核。

5.2 設(shè)計中的墻體布置

根據(jù)豎向荷載和側(cè)力情況，適當(dāng)設(shè)置短肢剪力墻，但不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻，短肢剪力墻承擔(dān)的傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的30%。均勻排列短肢剪力墻，應(yīng)盡量對齊、拉直，與連梁一起構(gòu)成規(guī)整且連續(xù)的抗側(cè)力體系。盡量將短肢剪力墻布置成 T形、L形及十形等形式，增加墻體的側(cè)向剛度。每條短肢剪力墻應(yīng)該在兩個方向上與連梁連接，且上下連梁應(yīng)排列整齊。墻肢厚度不易過大，一般為300、250、200厚，盡量不超過隔墻厚度。由于與連梁相連的墻體剛度很大，連梁剛度不應(yīng)折減過多。在肢端設(shè)暗柱，暗柱鋼筋由計算而定。箍筋同柱宜全高加密箍筋。對于屋頂部分局部突出的小塔樓，其結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與主樓結(jié)構(gòu)形式相一致，上下貫通采用剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)。

5.3 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點

①在短肢剪力墻墻肢豎向平面做好連梁布置，并與兩個方向的梁進(jìn)行連接。而在兩個方向上，則應(yīng)將短肢剪力墻連接起來，確保其翼緣在另一方向設(shè)置，預(yù)防出現(xiàn)一字排開的短肢剪力墻。②對短肢剪力墻進(jìn)行均勻地布置，避免墻軸向應(yīng)力差別太大，并確保建筑形心和結(jié)構(gòu)強度中心相同。但是在豎向的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)確保上下建筑墻肢對齊，避免出現(xiàn)孔口錯位的情況，確保其與梁結(jié)構(gòu)形成抗側(cè)力體系。③利用強墻柱弱梁體系進(jìn)行短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，這是因為其自身的抗側(cè)力剛度小，利用核心筒能將其自身的長度增加，從而促進(jìn)其抗震性能的提升。同時還能提高結(jié)構(gòu)剛度。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。

5.4 配筋構(gòu)造設(shè)計要點

在短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了要根據(jù)結(jié)構(gòu)計算出配筋以外，還需要設(shè)計構(gòu)造配筋。短肢剪力墻的側(cè)墻剛度大于異型框架柱，但又小于普通剪力墻，多以軸向力為主，彎矩為輔。與普通剪力墻相同，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計中，也需要加強對邊緣構(gòu)件的配筋設(shè)計。通過振動臺模擬地震的試驗研究表明，在建筑平面角點處以及邊緣處的墻肢、連梁、底部外圍的小墻肢都是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的薄弱點。當(dāng)存在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，這些薄弱點都會受到相當(dāng)程度的破壞，尤其是“一”字型的小墻肢會被破壞的極為嚴(yán)重。同時，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，因為剛度的減小，梁被剪力破壞的可能性也會增大。因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須要針對這些薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行更嚴(yán)格的設(shè)計。

5.5 相關(guān)加強設(shè)計要點

①筒體與剪力墻所承受的地震傾覆力矩應(yīng)超過50%。②在底部加強部位，以及其他每層，均需要就短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力設(shè)計值予以調(diào)整，且短肢剪力墻的截面厚度在200mm以上。③在一級抗震等級時，為了優(yōu)化短肢剪力墻結(jié)構(gòu)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(shè)計值的軸壓應(yīng)在0.5之內(nèi)，二級抗震等級時，這一值應(yīng)在0.6之內(nèi)，三級抗震等級時，這一值應(yīng)在0.7之內(nèi)，若為“一”字型短肢剪力墻，這一值應(yīng)在0.1之內(nèi)。④在確定剪力墻加強部位時，主要在建筑抗震結(jié)構(gòu)的塑性鉸位置，而不能在剪力墻和電梯與樓梯之間的墻壁，并對塑性鉸部位進(jìn)行加強。如有必要，還應(yīng)將剪力墻加強范圍擴大，加強部位所在的高度一般的墻肢總高度的10%。

6 結(jié)語

綜上所述，短肢剪力墻作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的組成部分，其是保證高層建筑穩(wěn)定性的關(guān)鍵，相關(guān)設(shè)計人員必須要對其設(shè)計質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

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