高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系

高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系

王莉

山东怿路铎冠建设工程有限公司，山东泰安，271000

摘要：最近几年，在我高层住宅建设中，短肢剪力墙被广泛地用作抗侧力构件。短肢剪力墙能有效解决一般框架结构的露梁露柱难题、普通剪力墙结构受建筑空间限制较严等，满足人们美好居住空间、分隔灵活等需求。基于此，本文对高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系进行研究，期望能够为同行业者提供参考。

关键词：短肢剪力墙；高层建筑；结构体系

引言：伴随着中国经济水平的日益提升，城市人口数量不断上升，在城市建筑当中，高层建筑所占据的比例正在逐渐增大，在目前以高层建筑为主的建筑市场，传统框架结构与剪力墙已不能满足建筑质量与安全需求，短肢剪力墙已逐步取代传统剪力墙，占高层建筑的一定的比重。该文以短肢剪力墙为研究对象，对高层建筑短肢剪力墙的施工技术进行了分析，为了确保高层建筑的施工质量、在安全方面做出了应做贡献。

1.短肢剪力墙涵义和特点

在《高层建筑混凝土结构技术规程》中，对短肢剪力墙的界定为：短肢剪力墙是指具有4< hc/b=8的墙肢，其中 hc为墙肢高度， b为墙肢厚度。由于其良好的抗震性能和较大的延性，以及经济合理的优点，正日益受到人们的重视。短肢剪力墙是一种由 T字形、 L字形、十字字形及其他墙肢组成的剪力墙。这类墙一般是由两条或更多条不同形态的长条形连接而成。在此基础上，依据墙体的抗侧力需求和墙体的形状，在墙体上布置适当数量的各种形式的短肢墙，并在各墙肢上设有连梁，将其连成一个整体，而在墙体的非使用部分，则在墙体内的墙体中，用轻质砖填充墙体。

短肢剪力墙的特征主要有：（1）一般都是和建筑平面融为一体，竖向构件在间隔墙位置设置，基本上不和建筑使用功能相矛盾，它断面很小，几乎不凸出间隔墙表面，大截面矩形柱占用的使用区域和其造成的使用不便得到极大改善。(2）墙体数量可多可少，墙体肢体长度可不定，可按结构要求调整墙体的尺寸和方位，从而调整墙体的刚性和刚性中心的位置。(3）结构设计的灵活性，结构形式多样，结构形式多样，便于满足支撑楼盖的需求，结构形式为带肋梁楼盖或大跨平板楼盖。(4）短肢剪力墙连接梁布置于隔墙的垂直面上，其基本为隐藏式。(5）考虑到建筑物的平面布局及抗侧性能，中央垂直交通线段可按简化形式或短肢剪力墙形式进行处理。(6）用轻质砌块代替剪力墙，可降低高层建筑的整体重量，并可加快建筑进度。(7）当下部数层必须为较大的空间时，上部和下部的构造关系通过转换层来处理将较容易。

2.短肢剪力墙结构设计通用条款

2.1结构布置上

一般的短肢剪力墙结构的布置原则是：在设计时应适当地考虑短肢的数量，以达到垂直荷载和抗侧承载能力为宜；每个部分的差异不应太大，要特别关注两个短肢墙体的接缝处。为了加强结构的整体性，需要在结构上布置一定的短肢墙，并与连梁形成一个更加规整、跨度更大的抗侧力板，如果不能做到，也可以让这些构件互相交叉，每个短肢墙与两个方向的横梁相连，连梁尽可能布置在墙体的垂直面上，连梁的宽度一般与墙体的腿厚相等。在两个短肢墙体的上半部分，在其上端预留一段距离，形成一条隔震裂缝，在其上侧可以布置一条水平筋，以提高其整体的刚度。墙肢不能太厚，尽量不要突出或很少突出间隔墙的表面，但是也不能因为太薄而导致稳定性较差，施工难度较大。可以搭配部分长墙，也可以配有异形柱子；对于各种形式的墙，其断面尺寸要相应地增大。在进行抗震设计时，对于筒和一般的剪力墙，其所承受的第一个模态的底震倾覆力矩应该不低于结构的底震倾覆力矩的50%[1]。

2.2应用的高度

VII度抗震设计最大高度为100m,Ⅷ度（0.2g）为80m,Ⅷ度（0.3g）为60m,B级高度的高层建筑，9度抗震设计A级高度的高层建筑，甚至设简体，短肢剪力墙体系也不应该使用。当高层建筑的高度超过100m，楼层高差超过10m时，短肢剪力墙结构应作为多层建筑结构中的一种补充结构体系使用，对这类建筑应按规范规定进行抗震设计。对于5层以下的小高层住宅，楼层高差小于10m，则短肢剪力墙体系可作为多层建筑中的补充结构体系使用。对于10层以上的高层住宅建筑，为保证其下部楼层有足够的刚度和稳定性，应采用短肢剪力墙结构。

2.3轴压比限值

目前，国内外试验研究表明，在建筑工程中在轴压力作用下，剪力墙的延性会变得很弱，其主要原因在于此时的剪力墙正处在受压弯曲阶段，且受压区有很大的高程，呈现出很小的偏心，所以，必须限制轴压比对剪力的影响。研究结果表明，增加墙体厚度能使墙体的承载能力和刚度得到明显的提高[1]。

3.短肢剪力墙受力性能特征研究

（1）在地震作用下，短肢剪力墙以整体弯为主，大部分墙肢没有反弯点。整体的水平位移与垂直悬臂柱子相似，但以弯曲型为主；（2）一个具有消能部件的短肢剪力墙结构体系，在振动台实验中，它的破坏形式有两种。弯曲破坏与剪切破坏并存。（3）在不同的剪力墙中，剪力墙的延性随剪力墙高度后比的增加而迅速下降，而剪力墙在不同剪力墙内的承载力则不会因剪力墙刚度的增加而增加。连梁和墙肢的刚度比对短肢墙的受力特性有一定的影响，选取0.03～0.05时较好。

4.短肢剪力墙配筋验算

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定，墙体厚度在250 mm以下的，墙肢端部暗柱子截面Ac值应为1.5-2.0比特。这样做是为了保证建筑物具有足够的强度和刚度。但由于建筑物层数不断增加，每块墙也变得更厚，若仍按上述公式计算，则造成极大浪费，而暗柱主钢筋间间隔时间也会过长（大于250 mm）。因为，对于一个建筑物来说，由于其功能要求和使用条件不同，而需要考虑采用不同的墙体材料，因此要选择合适的壁厚[3]。

5短肢剪力墙设计建议

房屋的平面周边及拐角处的墙肢，底部有小墙肢，连梁等都是短肢剪力墙的地震反应较弱的部位。但在横向拉伸条件下，因其本身的刚性不足，使其在扭转作用下不能充分地起到作用。当有扭转作用时，房屋的边沿及拐角部位的墙体首先开裂；高层短肢剪力墙在地震作用下，将呈现出整体的屈曲、屈曲、低横断面、承受较大的竖向荷载，并呈现出明显的“一”型小肢剪力，破坏程度较大；在水平力作用下，墙体底部周边的小节段将产生弯曲，从而引起坍塌破坏。在短肢剪力墙结构中，因墙体的支座刚度较低，导致梁受剪破坏的可能性增加。

结语：综上所述，在进行短肢剪力墙的设计时，应针对其薄弱部位进行强化概念性的设计，并在此基础上提出了相应的抗震措施。但在此基础上，本文提出了一种新的研究思路，并对其进行了初步探讨。为减小扭转影响，短肢剪力墙在设计时，其刚度中心应尽量接近结构的中心；在适当的情况下，对建筑平面周边和角点的墙肢进行加厚，在墙肢端部加强暗柱的配筋，对墙肢截面的轴压比进行严格的控制，不能超过极限。

参考文献：

[1]王晨昊.浅议短肢剪力墙结构体系研究与应用[J].建材与装饰,2017(19):13-14.

[2]秦雅蕾.高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[J].建材与装饰,2017(15):85-86.

[3]车金枝,宋欣.高层建筑混凝土剪力墙构件加固施工技术[J].建材发展导向,2023,21(04):142-144.