浅谈高层建筑结构中短肢剪力墙

浅谈高层建筑结构中短肢剪力墙

何秋锋

33062419880805**** 浙江杭州 310000

随着人们对多样化高层住宅结构的需求不断提高，传统的框架结构和剪力墙结构已经不能满足人们的要求。单一的结构模式各有利弊，这要求设计人员采取更加合适的平面布置，在既满足结构安全的前提下，也能够很好的利用建筑的空间结构。为了满足这一要求，设计人员科学地引用了短肢剪力墙作为高层建筑结构的主要形式利用在工程实例当中，在一定层面上推动了现代高层建筑结构的发展，但在某些方面还略显不足，针对短肢剪力墙应用的研究还比较匮乏，没有足够支撑其体系的庞大实验数据。还需要通过更多的实验结果、工程实例来论证，促进理论与实际工程进一步提升，从而为我国建设出更多高品质高层建筑。

高层建筑结构中短肢剪力墙的基本概念

在《高层建筑混凝土结构技术规程》（征求意见稿）中，定义短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比5到8之间的剪力墙且墙体的厚度不小于200mm。在受力性能分析下，短肢剪力墙的变形能力和墙肢承载力较大，故不能按照设计壁式框架的理念来设计；同时考虑到短肢剪力墙所开的洞口并不是用来安装门窗的，而是作为设置砌体填充墙设置的，所以要求洞口尽量大一些，故不能设计为整体小开口的形式；故更加安全和经济的设计理念是将其设计为联肢墙的形式。其平面布局更多采用Z字型、T字型、L字型以及十字型，因为构成这些剪力墙的墙肢较为短小，应该尽量保证结构布置较为对称与均匀，达到刚度和抗震的基本要求。同时在地震状态下，短肢剪力墙的墙肢会出现受弯状态，故此状态下墙肢的延性较好。但是过多的短肢剪力墙会影响整体建筑物的抗震性能，应该综合考虑其影响。

高层建筑结构中短肢剪力墙的设计特点概述

短肢剪力墙的分布主要在内部分隔墙的交界处，由于主要承担抗侧向力的任务，应该设计适当大小和数量的墙肢来满足结构的需要，通过布置一系列连系梁来构成一个整体结构。因为短肢剪力墙会带来抗震性能差的不足，故合理的布置与设计显得尤为重要，可概述为以下几个特点：第一，之所以运用短肢剪力墙就是要发挥其能够充分利用空间的特点，能够较好的满足建筑功能的需求，解决了平面布置与建筑相冲突的矛盾，优化了结构的设计，提高了用户满意度与经济使用价值。第二，在具体建筑设计中，由于设计灵活性较大，可以选取不同的短肢剪力墙设计方案，进行多种布置，根据不同的布置来完成不同的空间需求，更好的完成竖向承载、支撑楼盖的效果。第三，在短肢剪力墙的计算中，会出现较大的反弯点，使其类似于一个异形柱，将会承担较大的剪力和轴向力。因此在计算中需要考虑不同荷载情况下的极限情况，例如进行偏心受压、偏心受拉以及斜截面受剪和轴心受压等不同受力模式下的验算。当此片短肢剪力墙上受到集中作用力时，还应该进行局部受压验算，通过一系列构造要求来使短肢剪力墙达到抗震承载力的要求。第四，运用短肢剪力墙可在一定程度上减少剪力墙整体数量的使用，但是过多短肢墙会对抗震有着不利影响，避免布置剪力墙于结构的两端或者外边缘，在抗震验算中，地震的扭转效应会使短肢剪力墙的翘曲变形变得更加突出。导致结构形成危险破坏，可利用有效的构造设计来对局部进行加强，使其抗震性能有所改善。第五，本身短肢剪力墙可以使用自重比较轻的建筑材料，保证其承载能力达到要求后，使用的钢筋量有所减少，提高其经济效益。

高层建筑结构中短肢剪力墙的设计布置原则

首先在整个高层建筑结构中，短肢墙的数量应该适中，过多的短肢墙会不满足抗震的基本要求，要在满足抗侧力和竖向荷载的要求下，综合考虑做出合理布置。其次，均匀性是另一个重要因素，只有短肢墙的布置尽量均匀才能做到轴向应力不相差悬殊，可以很好地支撑起楼盖。再次，在设计短肢剪力墙时，应该做到尽量地拉直，对齐，使其与相应连梁一同构成比较整齐、能够一同抵抗侧向力的组合结构。除此以外，对于有抗震要求或者风力较大的要求，应该在平面外边缘以及角点处布置必要的短肢墙，达到局部稳定以及保证完整性和满足平面刚度的要求。最后，不能设置过厚的墙肢，尽量保证不会比间隔墙厚或者薄，使之稳定性较好且施工难度小。

短肢剪力墙的设计发展趋势

对于短肢剪力墙的数量进行科学的设置对于短肢剪力墙结构的数量设计，要以国家现行的规范作为指导依据，并在实际工程实践中总结一般经验，通过概念设计和软件计算相结合的方式对短肢剪力墙的数量进行精准计算，应准确确定每部分剪力墙的何时长度，在刚度合理水平下，要同时关注结构的柔性程度，避免过于柔性，影响其抗侧力要求。优化其水平布置，使短肢剪力墙与一般普通剪力墙在一定程度上形成稳定整体，协同工作，达到较好的抗震性能。完善短肢剪力墙平面布局在对剪力墙进行平面布置的时候，要遵循剪力墙的布置均匀性，设置在合理的位置，避免集中或者分散，合理考虑短肢剪力墙的刚度以及其重心位置，保证匀称结构不易发生变形。考虑到结构的扭转问题，需要控制结构的扭转现象，对于各条轴线，尽量使其水平抗侧构件均匀对称分布。同时也要考虑到高度对于整体结构的影响，若有A级高度，则需要考虑偶然偏心现象，控制层间位移和最大水平位移就起到关键决定因素。这里可以采用SATWE分析软件进行短肢剪力墙的仿真分析，设计效率大大提高。最后应考虑到剪力墙的轴压比，应该依据相关规范进行设计与计算，得到安全墙厚。

结束语

在高层建筑结构设计中，短肢剪力墙的相关设计一直是个困扰设计者的问题。怎样综合发挥出短肢剪力墙节省空间，优化建筑设计的优势；怎样避免由于地震不利影响而造成的安全隐患。通过本文的探讨和分析，可知合理的进行平面布置，控制整体布置的对称和均匀，以及进行严谨的计算与推导可以实现优化结构设计，使短肢剪力墙的抗震性能有明显提升，实现在工程中的推广运用。