劉凱濤

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

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

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(jì)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(jì)時(shí)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(diǎn)，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(gè)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(gè)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(diǎn)處建筑分隔墻形式而定，也可混合布置部分長(zhǎng)墻肢或矩形柱。

3 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)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(shí)是采用豎面的隔墻將各個(gè)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(huì)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(guó)對(duì)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(jì)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(lái)，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(huì)凸出墻體，不僅對(duì)美觀產(chǎn)生影響同時(shí)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(zhǎng)可以根據(jù)抗側(cè)力的需要而定，數(shù)量可多可少，肢長(zhǎng)可長(zhǎng)可短?？梢詰?yīng)對(duì)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(gè)輕質(zhì)的承載能力充分利用起來(lái)，減少對(duì)因?yàn)閴w過(guò)長(zhǎng)而造成對(duì)構(gòu)造配筋的浪費(fèi)。將結(jié)構(gòu)本身所承載的重量相對(duì)減輕，同時(shí)也減少了主體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)成本的造價(jià)，在一些地基承載例相對(duì)較低的地方取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4 短肢剪力墻定的相關(guān)設(shè)計(jì)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(shí)確保其靈活性和可調(diào)整性，且選擇方案較多，能更好地對(duì)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(shí)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(qiáng)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(duì)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(diǎn)處布置短肢剪力墻。⑥短肢剪力墻較多時(shí)，還應(yīng)設(shè)置一個(gè)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(shí)，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(jì)要點(diǎn)

5.1 剪力墻洞設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在對(duì)剪力墻洞進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①在設(shè)計(jì)其位置時(shí)，必須根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(guò)大和洞口的間距設(shè)計(jì)過(guò)大的情況出現(xiàn)。②在設(shè)計(jì)時(shí)如果需要設(shè)置疊合的錯(cuò)洞墻和錯(cuò)洞剪力墻時(shí)，一般需要其洞口疊合，或者將其錯(cuò)開距離減少，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致墻肢不規(guī)則，同時(shí)其應(yīng)力與構(gòu)造分布也勢(shì)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(bǔ)，或者在洞口周邊將其加強(qiáng)，進(jìn)而確保洞口剪力墻較為規(guī)則。③在洞口設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)利用BIM模型加強(qiáng)對(duì)其的分析，簡(jiǎn)化不規(guī)則洞口的處理，并做好對(duì)其的計(jì)算和校核。

5.2 設(shè)計(jì)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(duì)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(gè)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(guò)大，一般為300、250、200厚，盡量不超過(guò)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(guò)多。在肢端設(shè)暗柱，暗柱鋼筋由計(jì)算而定。箍筋同柱宜全高加密箍筋。對(duì)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(jì)要點(diǎn)

①在短肢剪力墻墻肢豎向平面做好連梁布置，并與兩個(gè)方向的梁進(jìn)行連接。而在兩個(gè)方向上，則應(yīng)將短肢剪力墻連接起來(lái)，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(duì)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(qiáng)度中心相同。但是在豎向的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保上下建筑墻肢對(duì)齊，避免出現(xiàn)孔口錯(cuò)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(qiáng)墻柱弱梁體系進(jìn)行短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這是因?yàn)槠渥陨淼目箓?cè)力剛度小，利用核心筒能將其自身的長(zhǎng)度增加，從而促進(jìn)其抗震性能的提升。同時(shí)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(jì)要點(diǎn)

在短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了要根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算出配筋以外，還需要設(shè)計(jì)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(jì)中，也需要加強(qiáng)對(duì)邊緣構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)。通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模擬地震的試驗(yàn)研究表明，在建筑平面角點(diǎn)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(diǎn)。當(dāng)存在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，這些薄弱點(diǎn)都會(huì)受到相當(dāng)程度的破壞，尤其是“一”字型的小墻肢會(huì)被破壞的極為嚴(yán)重。同時(shí)，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，因?yàn)閯偠鹊臏p小，梁被剪力破壞的可能性也會(huì)增大。因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要針對(duì)這些薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)。

5.5 相關(guān)加強(qiáng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①筒體與剪力墻所承受的地震傾覆力矩應(yīng)超過(guò)50%。②在底部加強(qiáng)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(jì)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(jí)抗震等級(jí)時(shí)，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(jì)值的軸壓應(yīng)在0.5之內(nèi)，二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)，這一值應(yīng)在0.6之內(nèi)，三級(jí)抗震等級(jí)時(shí)，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(qiáng)部位時(shí)，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(duì)塑性鉸部位進(jìn)行加強(qiáng)。如有必要，還應(yīng)將剪力墻加強(qiáng)范圍擴(kuò)大，加強(qiáng)部位所在的高度一般的墻肢總高度的10%。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，短肢剪力墻作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)人員必須要對(duì)其設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周三程.高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016（32）：113～114.

[2] 顏潤(rùn).高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].江西建材，2013（3）.

[3] 趙錦華.高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究[J].門窗，2015（2）：63～64.