高层建筑短肢剪力墙结构设计浅论

刘凯涛

摘 要：短肢剪力墙的设计使建筑物更加美观，同时很大程度上增强了建筑的使用性能，因此本文简单讨论了高层建筑短肢剪力墙的结构设计。

关键词：高层建筑；短肢剪力墙；结构设计

1 前言

短肢剪力墙是当今高层建筑的主要组成部分，其结构设计直接影响着高层建筑的安全以及质量，因此在进行结构设计时一定要尤为重视。

2 短肢剪力墙的结构体系概述

短肢剪力墙结构体系根据高层住宅平面的特点，利用竖向交通中心区的分隔墙设置钢筋混凝土墙，组成一个基本完整的核心筒体，作为承受竖向荷载和抗侧力的主要部分。外围部分的竖向构件，视结构受力需要和建筑平面布置，在房间的分隔墙体处可灵活设置短肢剪力墙。在各短肢剪力墙之间布置联系量，把短肢剪力墙和核心筒体连成一个整体，构成整栋建筑的结构体系。短肢剪力墙墙肢约为5倍肢宽，短肢剪力墙的截面厚度不应小于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。其形式随交点处建筑分隔墙形式而定，也可混合布置部分长墙肢或矩形柱。

3 短肢剪力墙结构的优点分析

（1）短肢剪力墙结构能够比较容易满足建筑及人们居住中的要求。墙截面的厚度与填充墙的厚度是一样的，同时是采用竖面的隔墙将各个墙体的梁柱进行相互连接，这样就可以完美的解决在框架结构中梁柱会超出墙面的麻烦；在墙体材料的选择上也是选择了完全符合我国对墙体改革所要求的一种轻质材料短肢剪力墙结构也在一定程度上满足了结构设计的需要。

（2）短肢剪力墙结构与传统常用的剪力墙结构相比较，其可以将墙肢和梁柱完全的隐藏起来，而不像传统的结构导致墙肢的截面较大，并且梁柱经常会凸出墙体，不仅对美观产生影响同时还影响到使用功能。在结构布置上，短肢剪力墙的数量和肢长可以根据抗侧力的需要而定，数量可多可少，肢长可长可短。可以应对各种复杂多变的外界突发状况。

（3）在高层建筑中短肢剪力墙结构可以将各个轻质的承载能力充分利用起来，减少对因为墙体过长而造成对构造配筋的浪费。将结构本身所承载的重量相对减轻，同时也减少了主体结构和基础成本的造价，在一些地基承载例相对较低的地方取得了显著的经济效益。

4 短肢剪力墙定的相关设计原则

①确保短肢剪力墙均匀布置，这样才能确保建筑物自身的刚度与质心相同，预防在地震情况下出现扭转的情况。②在布置结构时确保其灵活性和可调整性，且选择方案较多，能更好地对楼盖支承进行处理。③主要是在间隔墙交接处进行短肢剪力墙设置，在布置竖向构件时不能影响建筑的使用功能，并严控墙肢数量。④严控墙肢厚度，预防墙肢从各间隔墙的表面凸出，并符合搞成建筑在刚强度方面的需求，并将中心剪力墙作为抗侧力构件。⑤针对建筑造型不规则，亦或是水平或者较大，确保将其在平面各边缘处、各角点处布置短肢剪力墙。⑥短肢剪力墙较多时，还应设置一个普通的剪力墙，利用其与短肢剪力墙一道作为抵抗作用的剪力墙结构。当短肢剪力墙较短时，还应将其高度适当的降低。

5 短肢剪力墙的结构设计要点

5.1 剪力墙洞设计要点

在对剪力墙洞进行设计时，其设计要点如下：①在设计其位置时，必须根据设计标准设计剪力墙洞口，一般为排状、列状，做到分布规则，并将墙肢和连梁明确。预防出现剪力墙墙肢的刚度过大和洞口的间距设计过大的情况出现。②在设计时如果需要设置叠合的错洞墙和错洞剪力墙时，一般需要其洞口叠合，或者将其错开距离减少，此时就会导致墙肢不规则，同时其应力与构造分布也势必较为复杂。在洞口间的薄弱部位较多，所以一般不得在洞口设置剪力墙，若必须设置，则需要在叠合洞口处利用轻质材料将其填补，或者在洞口周边将其加强，进而确保洞口剪力墙较为规则。③在洞口设计过程中，应利用BIM模型加强对其的分析，简化不规则洞口的处理，并做好对其的计算和校核。

5.2 设计中的墙体布置

根据竖向荷载和侧力情况，适当设置短肢剪力墙，但不应采用全部为短肢剪力墙，短肢剪力墙承担的倾覆力矩不小于结构底部总倾覆力矩的30%。均匀排列短肢剪力墙，应尽量对齐、拉直，与连梁一起构成规整且连续的抗侧力体系。尽量将短肢剪力墙布置成 T形、L形及十形等形式，增加墙体的侧向刚度。每条短肢剪力墙应该在两个方向上与连梁连接，且上下连梁应排列整齐。墙肢厚度不易过大，一般为300、250、200厚，尽量不超过隔墙厚度。由于与连梁相连的墙体刚度很大，连梁刚度不应折减过多。在肢端设暗柱，暗柱钢筋由计算而定。箍筋同柱宜全高加密箍筋。对于屋顶部分局部突出的小塔楼，其结构形式应与主楼结构形式相一致，上下贯通采用剪力墙或筒体结构。

5.3 结构抗震设计要点

①在短肢剪力墙墙肢竖向平面做好连梁布置，并与两个方向的梁进行连接。而在兩个方向上，则应将短肢剪力墙连接起来，确保其翼缘在另一方向设置，预防出现一字排开的短肢剪力墙。②对短肢剪力墙进行均匀地布置，避免墙轴向应力差别太大，并确保建筑形心和结构强度中心相同。但是在竖向的短肢剪力墙结构设计时，应确保上下建筑墙肢对齐，避免出现孔口错位的情况，确保其与梁结构形成抗侧力体系。③利用强墙柱弱梁体系进行短肢剪力墙结构的设计，这是因为其自身的抗侧力刚度小，利用核心筒能将其自身的长度增加，从而促进其抗震性能的提升。同时还能提高结构刚度。④将轴压比降低，增加其配筋量以及墙肢的厚度，提升抗震性能。

5.4 配筋构造设计要点

在短肢剪力墙的结构设计中，除了要根据结构计算出配筋以外，还需要设计构造配筋。短肢剪力墙的侧墙刚度大于异型框架柱，但又小于普通剪力墙，多以轴向力为主，弯矩为辅。与普通剪力墙相同，在其结构设计中，也需要加强对边缘构件的配筋设计。通过振动台模拟地震的试验研究表明，在建筑平面角点处以及边缘处的墙肢、连梁、底部外围的小墙肢都是短肢剪力墙结构体系中的薄弱点。当存在扭转效应时，这些薄弱点都会受到相当程度的破坏，尤其是“一”字型的小墙肢会被破坏的极为严重。同时，在短肢剪力墙结构体系中，因为刚度的减小，梁被剪力破坏的可能性也会增大。因此，在短肢剪力墙结构设计过程中，必须要针对这些薄弱环节进行更严格的设计。

5.5 相关加强设计要点

①筒体与剪力墙所承受的地震倾覆力矩应超过50%。②在底部加强部位，以及其他每层，均需要就短肢剪力墙结构的剪力设计值予以调整，且短肢剪力墙的截面厚度在200mm以上。③在一级抗震等级时，为了优化短肢剪力墙结构的延性，短肢剪力墙的重力荷载代表值作用是，其形成的轴力设计值的轴压应在0.5之内，二级抗震等级时，这一值应在0.6之内，三级抗震等级时，这一值应在0.7之内，若为“一”字型短肢剪力墙，这一值应在0.1之内。④在确定剪力墙加强部位时，主要在建筑抗震结构的塑性铰位置，而不能在剪力墙和电梯与楼梯之间的墙壁，并对塑性铰部位进行加强。如有必要，还应将剪力墙加强范围扩大，加强部位所在的高度一般的墙肢总高度的10%。

6 结语

综上所述，短肢剪力墙作为建筑结构设计中重要的组成部分，其是保证高层建筑稳定性的关键，相关设计人员必须要对其设计质量进行严格的控制。

参考文献：

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