浅谈短肢剪力墙结构在小高层建筑中的设计与应用

段方春

摘要：小高层建筑是在城市化过程中逐步发展起来的一种建筑形式，受到了城市居民的欢迎和喜爱。但是传统的建筑框架并不能完全应用在小高层建筑上，考虑到小高层类建筑的特点和功能，短肢剪力墙的结构布置较为灵活，被结构设计人员广泛采用。本文在分析短肢剪力墙结构特点的基础上，进一步探讨了其在小高层建筑中的设计与应用问题，给结构设计人员提供有价值的参考。

关键词：短肢剪力墙结构；小高层；设计；应用

随着现代城市经济发展水平的提升，城市建筑和住宅发生了较大的变化。我国拥有较庞大的人口规模，在城市发展进程中面临着不断上升的人口压力和急剧增加的住房需求。小高层建筑从竖向上拓展了城市空间，在城市建筑中的运用越来越广泛。短肢剪力墙结构是目前小高层建筑中采用率最高的结构形式之一，其本身具有的抗侧能力和空间力学性能极大地符合了小高层建筑的要求，在建筑结构设计中具有独特的优势。

一、短肢剪力墙对小高层建筑的适用性

按照我国《住宅建筑设计规范》的相关规定，中高层建筑是指7～9层的建筑，高层建筑是指10层以上的建筑。但在城市建筑中，人们对小高层建筑的定义是建筑层数为7～12层，在平面布局上与多层建筑类似，并且设有载人电梯。

在短肢剪力墙的结构布置中，将部分剪力墙布置在小高层建筑中的电梯间和分户墙，其余地方可安排肢长为墙厚5～8倍的短肢墙。这种布置方式可以减少客厅与卧室里的梁和柱，并且适时调整了墙体位置，以适应现代城市建筑的大空间要求，使结构布局更加灵活。同时，使用短肢剪力墙结构的成本较低，施工灵活，能够满足小高层建筑的抗震设防要求。

二、短肢剪力墙的特点及优势

短肢剪力墙是剪力墙结构中最为主要的模式。目前建筑行业中使用的剪力墻结构的墙体材料主要为钢筋混凝土，一般情况下，剪力墙墙肢与其厚度之比大于12.5。目前的建筑施工中应用的剪力墙，其墙体厚度小于300mm，截面高度与厚度之比大于4，小于8。短肢剪力墙适宜用在小高层建筑的局部中，但要注意结合各个建筑的功能和结构，因地制宜地予以利用。

对比传统的剪力墙结构，短肢剪力墙具有以下优势：（1）结构布置较为灵活，能够结合建筑的空间布局适时进行布局调整。（2）这种剪力墙结构通常会使用轻质砌体来代替剪力墙，降低了建筑结构的重量和刚度，从而有效提高了建筑的抗震性能。（3）剪力墙具有较大跨度的连梁，在地震条件下，其弱连梁两侧会出现塑性铰，从而很好地发挥了耗能作用。（4）短肢剪力墙的高宽差距较大，具备良好的延性，结构极具稳定性，同时这种特性能使墙肢的承载能力得到充分发挥。

三、小高层建筑中短肢剪力墙结构的设计要点

（一）材料强度

考虑到剪力墙的承载及变形能力，剪力墙的主体混凝土的强度不能过低。我国现行相关规范中要求，短肢剪力墙结构中的混凝土强度等级应不低于C25。

（二）局部结构设计

目前我国的居民住宅多采用小高层建筑形式，因此在对短肢剪力墙进行设计时，应保证其满足相应的抗震要求。短肢剪力墙结构的局部结构设计规范主要包括以下内容：（1）连接各剪力墙的柱梁要与剪力墙墙肢布置在同一竖直平面，墙体两端的延伸方向应保证有柱梁与之连接；在对应位置装设翼缘，尽量避免“一”字形的剪力墙结构出现在设计图纸中。（2）针对小高层的较高楼层，可适当增加一部分长墙，与电梯、楼梯共同构成大型筒体。布置全面的抗震体系，提高小高层建筑结构的刚度。（3）一般采用强墙柱弱连梁式的布局体系，能够有效提高结构的抗震性能。（4）短肢剪力墙的具体布局效果应与整体结构保持一致。分析各个结构的受力情况，要使各个结构的受力情况维持相对平衡，短肢剪力墙的刚度值与其整体结构的刚度值间的差距不应太大。（5）适当增加墙体周围的墙肢厚度，依照各结构的要求，可增加钢筋的数目，并缩减轴压比例。这种方式主要是为了减轻短肢剪力墙的水平受力，避免出现墙体开裂现象。（6）若涉及到竖向布置墙体，应从整体上对各墙肢进行整齐排列，减少洞口错位的几率，提高短肢剪力墙的抗侧能力。

图1 短肢剪力墙结构局部设计图

四、短肢剪力墙结构在小高层建筑中的应用

探讨短肢剪力墙在小高层建筑中的应用问题，需对其建筑施工实践进行具体分析。为了提高其应用效果，结构设计人员应结合建筑空间拓展要求，充分考虑居民的居住体验，在设计方案中要具体分析剪力墙的受力情况和特点，以辅助施工人员更好地完成短肢剪力墙的施工作业。目前小高层中应用的短肢剪力墙结构的受力情况与洞口大小、形状、位置密切相关。一般情况下，洞口面积较小，其应力变形为弯曲型；洞口面积较大，其变形曲线与剪切型较为接近。

在计算受力情况时，需注意以下问题：（1）剪力墙受力情况的计算模型、构造要求和配筋方式与传统的剪力墙结构相同，采用TAT和TBSA计算剪力墙的结构，使用矩阵位移法计算剪力墙结构的平面布置，这种方法能够减少未知量，提高计算的精确程度。（2）部分短肢剪力墙结构设置了转换层，在小高层建筑中，这种结构只将电梯、楼梯、核心筒及小部分的剪力墙落地，其余地点均设置成剪力墙框支。框支剪力墙使受力过渡到受力点，通过点连接的方式与薄壁杆件进行连接，但是这种模型并不能正确进行力度传导，也不能满足位移的连续要求。因此，对于设置了转换层的短肢剪力墙结构，应使用墙元模型软件来计算，比较常用的有SATWE，这种计算方法比较符合短肢剪力墙的实际受力情况。

结束语

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，将其运用在小高层建筑中，符合了小高层建筑拓展空间的要求；从目前这种结构在小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了重要作用。未来，随着城市小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，促进建筑质量提升。

参考文献：

[1]黄秋瑜.某34层框支短肢剪力墙结构设计及抗震性能分析[D].广西大学，2012.

[2]胡雪丁.刍议小高层建筑中的短肢剪力墙结构设计[J].中华民居（下旬刊），2014，（07）： 40.