试析建筑工程中短肢剪力墙的结构设计

王滨

摘要：短肢剪力墙是建筑工程中常见的结构形式，其主要优点为增大建筑内部的使用面积，改善建筑物内部的布置情况和使用功能。因此，短肢剪力墙在实际工程中应用较为广泛，本文主要针对短肢剪力墙的应用对其结构设计进行分析，从而提出短肢剪力墙结构设计要点。

关键词：建筑工程；短肢剪力墙；结构设计

短肢剪力墙是是墙肢厚度和长度为5～8的剪力墙，其采用的形式有多种。在现代建筑工程中，短肢剪力墙的应用越来越受广大开发商和建筑商的青睐，短肢剪力墙结构不仅满足了人们对于建筑内部大空间的要求，同时也满足了人们对于建筑内部空间灵活性的要求。短肢剪力墙主要应用于小高层住宅建筑，短肢剪力墙是在原有剪力墙的基础上进行取长补短，以满足现代都市人生活需求为前提进行设计的新结构体系。短肢剪力墙结构是在补足普通框架与剪力墙结构缺点的前提下，以中部竖向交通为形式构成完整的筒体，保持了外围布置墙面平整、空间灵活。

一、段肢剪力墙结构分析

（一）短肢剪力墙的结构特性

短肢剪力墙是采用连梁的形式，主要是用来将各墙体进行连结，其是属于隐藏于间隔墙的竖平面内，而竖向构件的设置则是根据隔墙位置而定的。在短肢剪力墙结构中建筑功能与结构的受力是紧密相连的，能有效防止框架结构中梁柱突出抢免单问题。其上下结构的关系可通过转换结构来轻易达到，比如若以大空间作为结构下部层数，只可简单进行装换结构就完成了。由于以轻质砌体代替剪力墙，达到了减轻房屋自重的目的，减少了地震对其的影响力，从而极大地降低了工程造价。短肢剪力墙采用轻质保温材料作为外墙面代替钢筋混凝土，从而增加了房屋的保温隔热性能，从而实现了节能的目的。间隔墙的位置以及建筑平面构造均是布置竖向构件的标准，墙的数量以及肢长都是灵活多变的，具体可以抗侧力为依据来确定，对于刚度的大小以及中心位置均是可以通过尺寸的改变和布置的调整来改变的。

短肢剪力墙与普通框架剪力墙相比，其隐蔽性更好，梁和墙肢均是隐藏在墙体内，由于这种特性，导致用户对内部结构的设计灵活性更高。短肢剪力墙的墙肢设计原则为其厚度等同于填充墙的厚度。并且其连结各个墙体之间的梁是位于树立平面内的，从而避免了框架结构中梁柱外露问题的产生。

（二）短肢剪力墙的结构布置原则

短肢剪力墙的布置主要是以开间隔墙和窗间墙来布置的，只要是结合建筑平面就不会与建筑使用功能发生矛盾。在设计肢长和墙的数量时，应满足规定的一些计算参数和抗侧力。短肢剪力墙布置的主要原则为建筑物的具体功能，并且其在数量和软硬程度上均应适度，以满足承受垂直和水平方向的承载力为前提。短肢剪力墙布置应满足均匀的条件，为了使水平结构的支撑更为方便，应小化轴方向上的应力突变。当建筑平面发生了不规则布置或者其水平方向出现了超负载现象，一般将短肢剪力墙布置在建筑平面外边缘或角点的地方，这样可增加结构的完整性以及满足平面刚度预定的要求。短肢剪力墙在布置上应以对齐和拉直为主，相连每道短肢剪力墙的梁应该是两个方向的，且在墙肢垂直平面内布置，从而形成片状结构以抵抗侧力。

二、断肢剪力墙结构设计要点

短肢剪力墙应用于小高层点式住宅具有较为理想的效果。对于地震地区而言，短肢剪力墙达不到良好的抗震性能，剪力墙应较多，且墙肢应过长，所以，在实际设计过程中，应该结合短肢剪力墙和剪力墙筒体，从而达到共同抵御水平力的效果。

短肢剪力墙的布置应满足均匀、对称、合理，并达到刚度中心与质量中心重合。为了提高短肢剪力墙平面外的稳定性和其抗扭性，其布置的形状应主要以T性、L形为主，尽量少用到一字形。

短肢剪力墙应避免在建筑平面外边缘的角部布置，因为布置在边缘角部的情况会有扭转效应，导致翘曲变形加剧，造成墙肢出现开裂，并且也减弱了结构的抗扭性，

在电梯或楼梯间应用抗侧力结构筒体，刚度的均衡性是要首先考虑的问题，若集中在一处布置会增加建筑的扭转效应。筒体的刚度要足够，平面尺寸应避免太小，确保筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩与结构总底部地震倾覆力矩相比低于其一半，这样就可加强抗震防线，达到水平力的可靠传递。

短肢剪力墙承担的主次荷载分别为竖向和水平方向，截面尺寸应在合理范围内，墙肢截面厚度和高度之比应属于1/5～1/8，墙厚度应大于200mm。在水平作用下的高层短肢剪力墙，其底部外围小墙肢承受的竖向荷载较大，因而出现扭转剪力，在实际设计中应加大外围边墙肢的配筋量和厚度，从而确保小墙肢的延性抗震性能。

由试验结果表明，短肢剪力墙建筑有多处均属于抗震薄弱环节，如底部外围的小墙肢、连梁、平面外边缘等，一旦发生扭转效应，就会出现墙肢开裂的现象，由此可知，在地震作用下，高层短肢剪力墙整体将出现变形弯曲，竖向荷载主要承载于底部外围的小墙肢上，而其截面积较小，自然会遭到严重的破坏，所以，短肢剪力墙的抗震等级应大于一般剪力墙一级，从而将短肢剪力墙的延性增加。其截面的纵向钢筋配筋率在底部加强部位和其他部位分别为小于1.2%或小于1.0%。另外在短肢剪力墙结构中，连梁受剪破坏的可能性高，主要是因為墙肢的刚度较小，连梁由于低延性不利于抗震，因此实际设计时，需要验算连梁的强剪弱弯，正常情况下，连梁是先受弯屈服，然后是剪切破坏。

短肢剪力墙一筒体需要用高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE进行电算分析力学模型，短肢墙之间的梁应计算内力和配筋，具体应依据跨高比的不同以及框架梁和连梁来计算，在进行计算时应注意在程序输入过程中对转换层所在的角柱、框支柱、框支梁等进行正确指定。并且不能在计算中将连梁的刚度下调过大，还需要对抗震构造进行计算。

结束语

短肢剪力墙具有许多优点和特殊性能，能够满足人们对建筑结构的需求，但同时其也存在着一些不足，因此，在对短肢剪力墙进行结构设计时，应考虑多方面的因素，掌握其结构要点，以合理的结构形式和正确的计算分析方法以及合理的截面配筋为原则，从而使短肢剪力墙的结构满足安全可靠性。

参考文献：

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