短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的运用分析

短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的运用分析

肖晓初

泛华建设集团有限公司湖北设计分公司 湖北武汉 430077

【摘要】：短肢剪力墙具有良好的侧向刚度，将其应用在建筑结构设计中，不仅能提高建筑结构力学性能，还能满足人们对居住空间进行个性化布局的要求。基于此，本文从短肢剪力墙的特点和运用要点出发，以实际工程为例对短肢剪力墙在建筑结构设计中的运用进行分析，旨在为相关人员提供参考。

【关键词】：短肢剪力墙；民用建筑；结构设计

引言

通常情况下，在建筑工程领域，人们将墙体截面厚度超过0.3m，墙体横截面高度与其厚度比重处于4~8之间的墙体结构称为短肢剪力墙。当下的民用建筑结构中，短肢剪力墙的构建相对较多，但由于短肢剪力墙结构性能的特殊性，使得在民用建筑结构中，并不能完全将此结构作为全部的墙体，还需要与其他结构相互配合，方能够保障结构目标的实现。短肢剪力墙结构体系中，梁体作为内部不同结构之间的连接体，可以在整体的结构设计中，将短肢剪力墙设置到建筑间隔墙内，根据工程现场的施工条件和结构要求，对墙体结构中的相关参数加以调整和优化，最终达到优化建筑空间结构、节约空间资源的目的。民用建筑的结构设计中，如果需构建多种类型、多个数量的墙体结构，就可以利用短肢剪力墙来实现，以工程现场的实际情况作为参考，在特定位置进行筒体的设计，利用剪力墙来实现不同墙体之间的连接，使得在整个结构体系中，剪力墙可以与筒体共同实现对水平压力的承担。

1.短肢剪力墙结构的特点

短肢剪力墙结构中短肢墙的形式多样、布置灵活，一般常见的有L形、T形、十字形和Z字形截面等，这就使得整个短肢剪力墙结构自身具有鲜明的特点。具体如下：

（1）在结构平面布置中，可在隔墙内进行竖向构件的布置，使结构与建筑的使用功能不发生冲突，协调性好。

（2）布置相对灵活，可用的结构形式多样，使楼盖结构更简约。

（3）墙的数量和肢长视需要可任意进行调整，可通过不同的结构尺寸的变换和布置形式的调整来调节刚度的重心位置。

（4）短肢剪力墙的使用，相对减少了剪力墙的工程量，使得局部墙体采用轻质材料做成，减轻了建筑物的自重，从而降低了地震对建筑的作用和工程费用。

（5）短肢墙的高宽比相对较大，延性相应较好，以弯曲破坏为主要类型特征。

（6）连梁高度较大，地震作用时，会在连梁的端部形成塑性铰结构特征，这样就能很好达到耗能效果。

2.短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的运用

2.1科学设计短肢剪力墙的数量

民用建筑结构设计的关键是需要保证整体结构在受力上具有均匀、均衡的状态，如竖向荷载和侧向刚度等，因此，需要科学设置短肢剪力墙的应用数量和设置位置，确保不会造成建筑主体结构出现受力偏移的情况。设计人员应根据设计图纸计算出建筑的整体荷载，然后计算单层建筑产生的竖向荷载需要应用多少钢筋混凝土进行承载，最后利用设计软件对短肢剪力墙的设置位置进行设计。核心要点是保证建筑整体结构受力的稳定性，只有在满足建筑结构基本受力要求的条件，才能对建筑外观进行装饰装修，才能保障建筑的安全性。

2.2控制短肢剪力墙的形状

虽然短肢剪力墙在平面布置过程中具有良好的灵活性，但也需要结合建筑结构的设计要求和功能要求对其形状进行科学设计，需要时刻铭记建筑结构设计的核心目标，严禁对短肢剪力墙的形状和布置位置进行随意改动。同时，设置的短肢剪力墙需要与梁和墙体结构紧密贴合，才能最大程度为建筑主体结构产生的荷载进行分担，才能最大程度规避结构裂缝问题。

2.3控制短肢剪力墙的高度

短肢剪力墙的侧向刚度越大，抗震性能越差，侧向刚度越小，抗震性能越好，设计人员应充分关注短肢剪力墙侧向刚度和抗震性能之间的关系，尽量避免应用高度过高的短肢剪力墙结构。同时，为规避结构裂缝的出现，可配合钢筋材料对短肢剪力墙加大短肢剪力墙的约束力，使短肢剪力墙的延性得到提升，进而提高民用建筑整体结构的稳定性。

2.4抗震性能设计

地震灾害发生时，地壳会释放大量能量，对地震波及地区的建筑产生强烈冲击，若建筑结构稳定性不足，可能会在地震能量的冲击下发生变形、倾斜或倒塌现象，严重威胁人民群众的生命健康和财产安全。因此，设计人员应全面细致地考虑建筑内部结构和节点的受力情况，通过科学规划，对短肢剪力墙的布置种类、布置数量和布置位置进行设计，以此提高剪力墙整体结构布置的合理性，保证民用建筑结构受力的均衡性。同时，也应对短肢剪力墙的配筋问题进行深入思考，在保障建筑结构设计科学性的基础上，对配筋数量、配筋方向（竖向配筋或水平配筋）进行控制，提高短肢剪力墙和建筑主体结构的连接质量。

3.案例分析

本文还通过实际实例分析的形式，对剪力墙结构的应用情况进行分析。在此次楼体建设过程当中，主体结构地上18层地下1层，为了能够在建筑工程建设过程当中间减少建设成本，设计者需要对设计图纸进行不断的优化处理，尽可能减少工程建设的成本投入，通过对此处住宅的环境进行详细分析，提出以下两个方案。

方案一：筒体与短肢剪力墙结合使用。筒体主要是指以楼梯间、电梯间的四周墙体所组成的混凝土核心筒结构，在筒体建设过程当中主要承载水平力。

在该方案设计和建设过程当中，需要与建筑平面构建的结构进行相互结合，根据剪力墙的布置情况与墙肢的长度，适量的调整数值模拟结果，并对其结果进行多次调整，确保整个墙体的抗侧力值可以达到需求。根据墙体建设的测力值以及轴压比的限定值，确定详细的刚度和刚度中心位置。在数值模拟计算和分析的过程当中，选择使用PKPM结构软件进行分析，根据图表确定在水平力的作用下，各个层面结构之间的位移角能够满足测力性要求。通过短肢剪力墙与普通减力墙建设结构的分析在建设过程当中，短肢剪力墙可以有效减少材料的消耗量，而且整体建设高度也符合要求，能够有效降低工程建设成本，对于未来工程建设来说，具有良好的推动作用。

方案二：普通剪力墙结构。在工程建设过程中，为了能够形成良好的对比作用，选择使用普通剪力墙结构，进而确保结构刚度在平面分布上具有一定的均匀性。剪力墙构件在使用过程当中，通过梁板与整个墙体形成良好的连接作用，进而形成抗侧力强度较高的体系。在该方案使用过程当中，如果房屋的建设高度较低，那么会导致后期在地震发生过程当中，抗震能力不强，不利于房屋建设后期安全性的保障。

通过实际对比可以明确看出，在特定的情况之下，选择使用短肢剪力墙结构的安全性，要远远高于普通剪力墙。

结语

短肢剪力墙结构是从传统剪力墙结构中分离出来的一种特殊形式，将其运用在高层建筑中，符合高层建筑拓展空间的要求；从目前这种结构在高层建筑中的运用情况来看，它是一种较为经济适用的建筑结构形式，其施工操作较为灵活方便，其抗震性能优于传统的剪力墙结构，在建筑结构局部中发挥重要作用。未来，随着城市高层建筑规模的扩大，短肢剪力墙结构在建筑设计的应用率将进一步提升。结构设计人员要利用这种有利趋势，坚持一般设计规范，因地制宜地完善设计细节，使短肢剪力墙结构的优势得到充分发挥。

参考文献

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