建筑结构中的短肢剪力墙设计分析

苏小陆

【摘 要】随着时代的进步人们的思想意识越来越高，对建筑物的要求也越来越高。短肢剪力墙是高层建筑工程中的常用结构，主要用于跨度较大的高层工程项目中。保证高层短肢剪力墙结构设计的质量是整个高层建设工程项目的重要环节之一。

【关键词】建筑结构；短肢剪力墙；设计分析

随着人口的不断增多，高层建筑越来越受到人们的欢迎，人们对建筑空间的要求越来越高，这也促使了短肢剪力墙的诞生，因为这一设计结构相比传统结构来说，其安全性能更高使得整体的建筑空间变得更加立体，在确保人们居住安全的同时，更拓展了使用空间的面积，因此，这一设计结构很受人们的欢迎，为了更好地使这一结构得到发展，需要在实践的过程中不断对其弊端进行改进。

一、短肢剪力墙结构概述

（一）短肢剪力墙高厚比的标准

在设计短肢剪力墙的时候，需要严控剪力墙的高度与厚度，具体的控制方法应包括如下两点：第一，区分短肢剪力墙和常规剪力墙。短肢剪力墙和常规剪力墙的区别点在于高厚比，常规剪力墙的高厚比区间应为 [8，∞ ]，而短肢剪力的高厚比应该在 [5，8] 区间之间。第二，区分短肢剪力墙和异型柱。短肢剪力墙和异型柱的区别主要在于截面几何形状以及高厚比，异型柱的截面形状包括 L 形、T 形和十字形，为了满足结构衔接，截面各肢的高厚比应小于4。而短肢剪力墙需要保证高厚比，在落实衔接的时候需要对具体的结构形式进行考虑。

（二）短肢剪力墙的判定

在进行短肢剪力墙判定的时候，因为从抗震性、延性、平面外稳定性等角度分析，L 形、T 形、十字形、Z 形的短肢剪力墙都比一字形短肢剪力墙更具备优势，因此如果条件允许，应该尽可能的设置翼缘。在进行短肢剪力墙的判定时主要依据的是结构计算软件（PKPM）规定，短肢剪力墙的墙肢不能超过2，墙肢的高厚比也都应比高厚比为8的剪力墙小。

（三）短肢剪力墙的主要特点

短肢剪力墙的主要特点有以下几个：（1）该结构的质量较轻、抗侧力的刚度较小、对地震的抗压能力较强，因此，其在地震时所产生的内力较小。（2）由于其体积较小，可在平面布置和开洞时自由把握尺寸，这提升了高层建筑施工的便利性。此外，使用短肢剪力墙可增强建筑的空间效果。（3）该结构的主要构件为高剪力墙，连梁的跨高和跨度相对较大，因此，连梁会呈现出弯曲型的破坏形式。由此可见，短肢剪力墙具有一定的延展性。随着我国高层建筑的发展，短肢剪力墙的应用越来越广泛。

二、短肢剪力墙延性的相关设计

（一）短肢剪力墙、常规剪力墙的设计

科学、匀称、质量中心与刚度中心重相重合是短肢剪力墙设计必须遵循“根本”。在设计短肢剪力墙分布时可以从 T 形、L 形、Z 形、十字形等情况出发考虑，保证短肢剪力墙抗扭与平面之间的稳定性符合设计的要求。在保证刚度的基础上可以在那些重点的抗侧力结构简体中加入楼梯，尽可能的分散短肢剪力墙避免出现过大的扭转效应。除此之外还需要对简体的刚度进行重点的考虑，严控简体的平面尺寸，保证简体与常规剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的二分之一，在保证水平力可靠传递的基础上对重要的区楼板进行增厚處理，按照相关的强度指标设计与核心筒连接的梁，以保证建筑物的结构与性能。

（二）短肢剪力墙的轴力设计值和剪力设计值

短肢剪力墙受力主要有两个方向 ：水平荷载和竖向荷载，其中，竖向荷载是短肢剪力墙受力的最主要的来源。竖向荷载会对短肢剪力墙产生轴压比，抗震的三个等级应控制在0.5到0.7之间。对于那些没有翼缘、端柱的短肢剪力墙（如一字形的短肢剪力墙），因为延性不能达标，故而需要对轴压比限值进行调整（减小0.1）。此外，尽可能的让短肢剪力墙的抗震等级增加，从构造角度出发调整短肢剪力墙的延性。值得一提的是，此过程中不仅需要调整短肢剪力墙的底部结构，还要注意结构层问题，对一、二级抗震等级轴压比进行系数扩大，可以有效的避免短肢剪力墙受到过大的损坏。

（三）短肢剪力墙配筋

第一，按相同轴压比的框架柱提高短肢剪力墙约束边缘构件配箍特征值，因为轴压比小于0.3的短肢剪力墙和非加强部位的短肢剪力墙边缘构件的构造设置比一般的剪力墙高需，所以要特殊对待。第二，短肢剪力墙截面高度范围控制在区间 [1200mm，2000mm] 以内，约束边缘构件长度统一450mm。保证短肢剪力墙边缘构件的纵向配筋以及纵向钢筋最小配筋率符合要求。在设计抗震结构的时候，三，按照计算确定短肢剪力墙的水平及竖向分布筋，保证构造最小配筋符合设计的相关要求。

（四）提高抗震性能

高层建筑角点的墙肢结构、高层建筑底部的外围小墙肢及连梁构件等，均是高层建筑抗震设计中应注意的问题。在高层建筑中，层数较高的短肢剪力墙的主要结构会在地震发生时弯曲变形，导致其底部严重损坏，尤其是“一”字形小墙肢损坏最为严重。在施工中，短肢剪力墙的主要构件的刚度较大，导致连梁受到的剪力过大。因此，在设计高层短肢剪力墙时，对于施工中的薄弱结构，设计人员应注重设计中的结构强化和后期抗震能力的增强等问题，从而保证短肢剪力墙在平面上分布的力比较均匀，并使整体建筑的中心刚度与质心是无限接近的，从而减小建筑受到的扭转力。

总之，短肢剪力墙结构是现代建筑行业中比较关键的一种形式，近些年来人们对建筑物要求越来越高，设计者为了匹配这种需求，应采取有效的措施提高设计效果，重视短肢剪力墙设计，从概念出发，对短肢剪力墙的受力进行分析，控制薄弱的环节，用科学的计算方法落实短肢剪力墙的科学设计规划。

参考文献

[1] 熊艺媛.短肢剪力墙与异形柱结构抗震设计分析[J].大众科技，2010（04）.

[2] 黎燕凌.高层建筑短肢剪力墙设计分析[J].科技风，2010 （18）.