建筑工程中短肢剪力墙的结构设计 王海涛

建筑工程中短肢剪力墙的结构设计王海涛

发表时间：2018-08-30T15:53:27.957Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第9期作者：王海涛

[导读] 短肢剪力墙是为5～8墙肢厚度与长度的剪力墙，其使用的方式有几种。

中冶南方武汉建筑设计有限公司 430077

摘要：在建筑物的结构设计上，短肢剪力墙结构不但能让室内不发生柱楞，又能使应用面积增加，并且具备改善建筑的作用。所以，短肢剪力墙在实际项目中运用相对普遍，本文关键针对短肢剪力墙结构设计原则和优点实施了分析，然后提出短肢剪力墙结构设计要点。

关键词：建筑；短肢剪力墙；结构设计

引言

短肢剪力墙是为5～8墙肢厚度与长度的剪力墙，其使用的方式有几种。在现代建筑项目中，短肢剪力墙的运用越来越受广大开发商与建筑商的喜爱，短肢剪力墙构造不但满足了人们对于建筑内部大空间的要求，同时也让人们对于建筑内部空间灵活性的要求得到了满足。这样的一个新的结构方式，就诞生了短肢剪力墙。短肢墙和传统的异性柱有非常大不同，其在12-16层的小型高层建筑中适用，并且在材料用量与施工工艺都比陈旧施工要高效节省。因此发展短肢墙工艺是未来高层建筑发展的一定趋势。

1、短肢剪力墙结构设计原则

首先，要尽量均匀布置短肢剪力墙，以确保建筑物的刚心与质心相一致，防止在地震中出现扭转。

其次，高层建筑中，剪力墙不能是唯一构造，在建筑高度条件改变时，要根据剪力墙数量，判断是不是需要筒体和剪力墙一起受力。

再次，通常状况下，短肢剪力墙的分布点要是竖向载荷相对大的点，并且墙体的数量与长度要根据现实受力状况来确定。

最后，根据《高层建筑混凝土结构设计规程》第7.1.8条要求，为保证结构整体延性，高层短肢剪力墙结构体系不应全部采用短肢剪力墙，在规定水平地震力作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆弯矩不宜大于结构底部总地震倾覆弯矩的50%。

2、短肢剪力墙结构体系的优点

随着短肢剪力墙结构系统在小高层建筑结构设计中的普遍运用，能够从实际中看出这结构系统的优势关键表现在满足建筑的作用需求与满足结构设计要求这2大方面。

第一，在建筑作用方面，短肢剪力墙的墙肢设计是和填充墙的厚度一样的，而且短肢剪力墙和每一个墙体之间的梁的连接是处于墙体的竖立平面内的，这就非常好的完成了框架结构中梁柱外露的问题；在短肢剪力墙构造的施工中，大部分都是使用的相对轻质的建筑材料，以让结构的负重荷载减少；短肢剪力墙因为其自身特点而在一定程度上让施工难度增大了，可是其可以很好的把建筑内部的有效应用面积扩大，所以，依然是具有非常大推广价值的。

第二，在结构设计方面，短肢剪力墙结构要比一般框架-剪力墙具备更好的隐蔽性，让墙肢和梁能够在墙体内隐藏，方便了用户灵活设计运用内部结构。而且在设计中，短肢剪力墙确定墙的数量与肢长也更加灵活，数量的多少和肢长的长短能够经过计算建筑的抗侧力需求来确定，同时，墙体刚度的大小与刚度中心部位的确定，也都能够依据现实状况灵活调整，让建筑结构设计更加贴合现实的需要。

3、短肢剪力墙的结构设计

3.1对结构实施的计算分析

对短肢剪力墙在结构方面实施的计算，先要实施合理的选取计算软件，合理的实施选择计算分析方式，选择计算模型，清楚确定参数，判断计算结果，要力求合理科学，特别是要持续加强概念设计方面。一般来说，短肢剪力墙的产生是由于对一般剪力墙的大开口造成的，所以，大体与普通剪力墙在结构分析方面是相同的，能通过三维杆系—薄壁柱这一空间分析实施，也能够通过空间杆—墙组元这一分析方法。可是后者在计算模型方面相对符合实际状况，并且具有相对高的精度。

3.2轴压比控制

对于短肢剪力墙结构的建筑，柱的延性对于耗散地震能量，避免框架的倒塌，起着特别关键的作用，而影响钢筋混凝土柱延性的一个重要性指标是轴压比。因为短肢剪力墙构造的剪力中心与截面形心不重合，剪应力会让钢筋混凝土柱肢先于一般矩形压剪构件发生裂缝，形成腹剪破坏，加上短肢剪力墙的柱多属短柱，延性一般低于矩形柱，所以要严格控制轴压比。在重力荷载代表值作用下各层短肢剪力墙形成的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不能大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其相应降低0.1的轴压比限值。

3.3 短肢剪力墙的配筋构造设计

3.3.1按柱配筋方式

与柱配筋一样，纵筋基本平均配置在四周。而剪力墙的特征是平面内刚度大，承载力大，平面外刚度与承载力都比较小。短肢剪力墙受力功能和普通剪力墙接近，变形后跟平面假定相符，受力时平面内两端受。

3.3.2配筋建议

短肢剪力墙为5～8的高厚比，受力状态从柱过渡到剪力墙，变化幅度大。项目中剪力墙形状也千变万化，设计中要依据现实状况详细处理。个人认为短肢剪力墙配筋能依照下面原则配置：

（1）配置纵向钢筋要关键配置在平面内的端部产生暗柱。能够依照普通剪力墙边缘构件的的要求确定暗柱区域。暗柱内的纵向钢筋配筋率能够依据短肢剪力墙高厚比的增大而减小，当高厚比接近于普通剪力墙时，其暗柱内纵向钢筋配筋率也要接近于普通剪力墙边缘构件最小配筋率的要求。

（2）当暗柱纵向配筋率相对高时，为确保短肢剪力墙“强剪弱弯”的要求，要合理提升暗柱内的最小配箍率特征值，暗柱之外的墙肢内的水平配筋也要依照普通剪力墙配筋结构合理的增强。

3.4短肢剪力墙结构的截面设计

对于短肢剪力墙的构造而言，墙肢不能小于20cm的厚度。抗震等级为Ⅰ、Ⅱ级时其截面厚度：底部加强位置不能小于层高1/16的厚度，其他位置不能小于层高1/20的厚度。对于没有端柱或是没有翼缘的“一”字型短肢剪力墙而言，底面加强位置应该要大于层高1/12的截面

厚度，其它位置要大于层高1/15的厚度。为Ⅲ、Ⅳ级抗震等级时，短肢剪力墙底部加强位置不能小于层高1/20的厚度，其他位置不能小于层高1/25的厚度。在短肢剪力墙结构设计中，要尽量防止应用“一”字型短肢剪力墙，由于这种短肢剪力墙平面外的刚度相对小，在水平力的作用下，其承载能力会受到必然程度的影响，而且还会使结构的延性降低，让其容易被破坏。短肢剪力墙的墙体厚度比较薄，因此在设置垂直于短肢剪力墙的梁时，应该要对其部分构造的承压力实施严格的验算，保证其受力状况可以满足相关的设计要求。假如不满足，要及时使用措施实施处理，例如限制钢筋直径等。在短肢剪力墙的构造设计中，要对梁的长度做好控制。通常而言，在分隔墙中会布置相对多的短肢剪力墙，而其端部又需要连接梁，所以要对每一个短肢剪力墙的梁长实施严格的控制。

3.5短肢剪力墙结构的抗震设计

底部外围的小墙肢、建筑物角点处的墙肢和连梁等构件是短肢剪力墙结构的抗震薄弱程序，特别是出现扭转时，建筑物外角点处与边缘的墙肢就会首先开裂。对于层数相对高的短肢剪力墙结构在地震作用下，将关键出现弯曲变形，将严重破坏底部外围的小墙肢，尤其是破坏最严重的“一”字形小墙肢。因为相对减少墙肢刚度，在短肢剪力墙构造中，增加连梁受剪破坏的可能性，所以对这些薄弱程序，设计中更要增强抗震构造与概念设计方法。在平面上短肢剪力墙构造分布要力求平均，让建筑物的质心尽量接近刚度中心，以使扭转效应减小。合理的增加建筑平面外边缘和角点处的墙肢厚度，增强墙肢端部的暗柱配筋量，为了提升墙肢的延性与承载力，严格控制墙肢截面的轴压比。连梁是一个耗能构造构件，高层建筑中连梁的剪切破坏将会降低结构的延性，在详细设计工作中对抗震非常不利，要实施“强剪弱弯”的验算连梁，要在两个方向都有梁与之拉结短肢剪力墙构造中的短肢剪力墙，在各墙肢的竖平面内要布置连梁，防止用“一”字形短肢剪力墙，而且短肢剪力墙配筋要跟相关的标准要求相符。

4、结语

总体来说，在中国建筑事业迅速发展的今天，高层建筑持续涌现，短肢剪力墙作为当前建筑结构设计中非常关键的组成部分，所以，在对短肢剪力墙实施结构设计时，要考虑几个方面的原因，掌握其构造要点，以合理的结构方式与准确的计算分析方法和合理的截面配筋为原则，从而让短肢剪力墙的结构满足安全可靠性。

参考文献

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