李俊龍

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

0 引言

近年來(lái)，高層住宅建筑發(fā)展迅速，同時(shí)人們對(duì)住宅空間與平面等也提出更高要求。傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中普通剪力墻結(jié)構(gòu)和露柱露梁結(jié)構(gòu)限制了建筑空間，難以滿足住宅用戶對(duì)建筑空間提出的新要求。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)一系列改良后，應(yīng)用在高層住宅建筑設(shè)計(jì)中，能有效規(guī)避傳統(tǒng)框架的不足，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，有必要對(duì)高層住宅建筑中的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行深入探究。

1 短肢剪力墻定義

按照J(rèn)GJ 3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，短肢剪力墻指的是墻肢截面厚度在300mm及以下，長(zhǎng)度與厚度比值在4～8的剪力墻。同時(shí)，規(guī)定構(gòu)件截面長(zhǎng)度小于厚度4倍時(shí)，需依據(jù)柱的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是長(zhǎng)厚比在4～5時(shí)，應(yīng)依據(jù)短肢剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。若剪力墻短肢截面高度與厚度之比≥8時(shí)就是一般剪力墻。在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)不能都應(yīng)用短肢剪力墻體系，若使用比較多的短肢剪力墻，就需布置筒體，在筒體和短肢剪力墻共同形成剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，抵抗建筑物受到的水平荷載。

2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中具有以下特點(diǎn)：①布置豎向結(jié)構(gòu)過(guò)程中，需對(duì)建筑的隔墻位置及平面等進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證建筑更好地實(shí)現(xiàn)其使用功能。②布置墻肢肢長(zhǎng)和數(shù)量時(shí)，要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算，通過(guò)調(diào)整，使剪力墻承擔(dān)的底部?jī)A覆力矩比例、結(jié)構(gòu)的層間位移等指標(biāo)滿足規(guī)范要求。依據(jù)具體要求和實(shí)際情況，合理調(diào)整結(jié)構(gòu)整體剛度，必要情況下還可適當(dāng)調(diào)整剛度中心位置。③結(jié)構(gòu)布置期間，建筑不會(huì)對(duì)該結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生限制影響，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更符合住宅用戶需求，并能更好地處理樓面設(shè)計(jì)和樓蓋支撐。④通過(guò)輕質(zhì)砌體填充剪力墻之間存在的間隔墻，使建筑結(jié)構(gòu)自重有效降低，施工更加方便，并使結(jié)構(gòu)性能更具合理性，還有助于降低造價(jià)成本，節(jié)約材料消耗，提升建筑整體經(jīng)濟(jì)性。

3 高層住宅建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 合理布置結(jié)構(gòu)

在高層住宅建筑中采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置。所使用的短肢剪力墻數(shù)量需合理，所有短肢墻的分布需盡可能均勻，盡量減少軸向應(yīng)力彼此的差距。如果建筑平面凹凸、所處位置風(fēng)力較大或有抗震要求，需將短肢墻布置在平面角點(diǎn)位置及外邊緣，尤其要布置在外凸部位。所有短肢墻需盡可能拉直、對(duì)齊，使其同連梁共同形成連續(xù)多跨且比較規(guī)整的抗側(cè)力片，若無(wú)法完全對(duì)其連接，可允許部分短肢墻相互錯(cuò)開。所有短肢墻都要和兩方向?qū)?yīng)梁相互連接，并且最好在墻肢豎平面中布置梁結(jié)構(gòu)，通常要求連梁寬度等于墻肢厚度。墻肢厚度要適中，最好與隔墻表面持平，通常選擇300，250，200mm。對(duì)于異形柱或較長(zhǎng)的墻，可在局部位置進(jìn)行混合布置。對(duì)于抗震設(shè)計(jì)，一般剪力墻及筒體所承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于其底部地震傾覆力矩的1/2。

3.2 確定適用高度

抗震設(shè)計(jì)為0.3g的8度，0.2g的8度和7度，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大高度分別是60，80，100m。若高層建筑屬于9度抗震設(shè)計(jì)，并且其高度是A級(jí)或B級(jí)，就要進(jìn)行筒體設(shè)計(jì)，不適合設(shè)計(jì)短肢剪力墻。

3.3 確定軸壓比限制

若剪力墻需承受較大的軸壓力，在設(shè)計(jì)中要對(duì)軸壓比進(jìn)行限制。為改善剪力墻延性，當(dāng)建筑抗震等級(jí)分別是三級(jí)、二級(jí)和一級(jí)時(shí)，短肢剪力墻受到重力荷載作用之后其對(duì)應(yīng)軸壓比分別不應(yīng)該超過(guò)0.55、0.50和0.45，若短肢剪力墻屬于端柱或沒(méi)有翼緣的一字形，其本身延性就比較差，所以對(duì)應(yīng)軸壓比限制需要減少0.1。

3.4 確定肢厚比限制

短肢剪力墻若肢厚比相對(duì)較小，則墻肢就不具備較大強(qiáng)度儲(chǔ)備；肢厚比越大，墻肢的強(qiáng)度儲(chǔ)備越充足，同時(shí)安全性也會(huì)越好，但此時(shí)難以充分發(fā)揮其材料特性，經(jīng)濟(jì)性會(huì)有所降低。為確保結(jié)構(gòu)具有良好的綜合性能，其肢厚比應(yīng)保持在6.0～7.0，此時(shí)結(jié)構(gòu)能量?jī)?chǔ)備比較充足，更能全面地發(fā)揮材料性能。

3.5 計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)要點(diǎn)

通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)用軟件對(duì)簡(jiǎn)化模型和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，使計(jì)算模型最大程度接近實(shí)際模型。設(shè)計(jì)人員在工作中要對(duì)各參數(shù)所代表的實(shí)際意義進(jìn)行充分了解和掌握，對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。若短肢墻具有比較大的整體性系數(shù)，需最大程度地降低肢墻系數(shù)，促使相關(guān)結(jié)構(gòu)在受到水平反復(fù)荷載作用時(shí)，依舊具有較強(qiáng)的耗能能力。

4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑中的應(yīng)用

圖1為某棟高層住宅建筑典型結(jié)構(gòu)平面，該建筑有31層，總高度在100m左右，每層有8戶。此建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，除了核心筒，其他所有結(jié)構(gòu)均布置為T形剪力墻和短肢L形剪力墻，基本上都有墻體對(duì)其拉直，并且將短肢墻設(shè)置在外凸盡端，將外露連梁設(shè)置在內(nèi)凹的采光廊外部位置，使平面整體滿足剛性要求。該建筑為肋形樓蓋，采用的雙向樓板和單向樓板對(duì)應(yīng)跨度都較小。此建筑以7度進(jìn)行抗震設(shè)防，基本風(fēng)壓0.5kN/m2。

在高層住宅建筑中合理應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，可使該結(jié)構(gòu)與建筑平面相結(jié)合，通過(guò)間隔墻位置對(duì)豎向構(gòu)件加以布置，不會(huì)和建筑使用功能產(chǎn)生沖突。同時(shí)，梁在與各短肢墻連接時(shí)，會(huì)根據(jù)墻肢位置進(jìn)行布置，并在隔墻豎向平面中具有隱蔽性，有效解決了一般框架結(jié)構(gòu)中梁柱凸出墻面的問(wèn)題。采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行高層住宅建筑設(shè)計(jì)，能有效擴(kuò)大建筑使用面積，降低建筑自重，工程基礎(chǔ)費(fèi)用會(huì)有效減少，具有突出的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)促進(jìn)建筑行業(yè)健康發(fā)展具有重要作用。將短肢剪力墻結(jié)構(gòu)合理應(yīng)用在高層住宅建筑中，雖然結(jié)構(gòu)成本有所增加，但用戶獲得了更大的住宅結(jié)構(gòu)空間，并可對(duì)空間進(jìn)行靈活劃分，房屋品質(zhì)獲得顯著提升。這種結(jié)構(gòu)體系目前在京、滬、深、穗等地廣受青睞，例如北京地區(qū)的奧林匹克花園和“龍澤苑”小區(qū)、上海地區(qū)的金橋愛(ài)建園、碧林灣、英麒苑及天江格調(diào)空間、深圳地區(qū)的山湖居、翡翠園與重慶的回龍灣等，都對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用，使建筑空間更大，便于住戶按照自己的需求和創(chuàng)意，靈活、自由地進(jìn)行間隔。

圖1 高層住宅建筑典型結(jié)構(gòu)平面

5 結(jié)語(yǔ)

高層住宅建筑在設(shè)計(jì)期間，通過(guò)合理應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系，增強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)的靈活性，并在優(yōu)化調(diào)整建筑之后，切實(shí)提升了建筑整體的抗震和承載能力，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。為充分發(fā)揮該建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)，工程設(shè)計(jì)人員需充分了解短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)涵和特點(diǎn)，掌握該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，科學(xué)、合理地應(yīng)用在高層住宅建筑中，使建筑兼具經(jīng)濟(jì)性和安全性，并有效提升建筑品質(zhì)。