高层建筑短肢剪力墙结构设计探讨

马朝强

摘 要：在高层建筑结构设计中，短肢剪力墙结构是一种常见的结构。这主要得益于其截面较小，容易形成较广的空间，满足建筑在观赏方面的需求。作为高层建筑结构设计人员，应充分意识到短肢剪力墙结构设计的重要性，并掌握其设计原则和设计要点，才能更好地提高高层建筑短肢剪力墙结构设计水平，最终提高整个高层建筑的工程质量。

关键词：高层建筑；短肢剪力墙；结构设计

1 导言

在高层建筑短肢剪力墙结构设计中，我们应熟练掌握其设计原则和设计要点，提升对此类结构设计水平，才能更好地确保其满足实际设计需要才能更好地促进其作用的发挥。以下笔者就此展开探究性的分析。

2 短肢剪力墙结构体系概述

2.1 短肢剪力墙定义

短肢剪力墙指截面厚度不大于300mm，各肢横截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。所谓“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）”结构体系，是融合框架结构的优点，剪力墙的长短可灵活布置，是介于剪力墙与异形柱之间的新的结构形式，这种结构形式能较好适应小高层住宅建筑的结构体系。

2.2 短肢剪力墙结构体系

短肢剪力墙结构体系根据高层住宅平面的特点，利用竖向交通中心区的分隔墙设置钢筋混凝土墙，组成一个基本完整的核心筒体，作为承受竖向荷载和抗侧力的主要部分。外围部分的竖向构件，视结构受力需要和建筑平面布置，在房间的分隔墙体处可灵活设置短肢剪力墙。在各短肢剪力墙之间布置连系梁，把短肢剪力墙和核心筒体连成一个整体，构成整栋建筑的结构体系。短肢剪力墙墙肢约为5倍肢宽，短肢剪力墙的截面厚度不应小于200mm。布置形式通常采用L形，T形，也有少量十行，Z行，一字形截面。其形式随交点处建筑分隔墙形式而定，也可混合布置部分长墙肢或矩形柱。

3 设计原则分析

在对短肢剪力墙结构进行设计时，应切实坚持以下几点原则：

（1）确保短肢剪力墙均匀布置，这样才能确保建筑物自身的刚度与质心相同，从而预防在地震情况下导致其出现扭转的情况。

（2）在布置结构时确保其灵活性和可调整性，且选择方案较多，能更好地对楼盖支承进行处理。

（3）主要是在间隔墙交接处进行短肢剪力墙设置，在布置竖向构件时不能影响建筑的使用功能，并严控墙肢数量，结合抗侧力确定其数量，预防结构过刚或者过柔。

（4）严控墙肢厚度，预防墙肢从各间隔墙的表面凸出，并符合高层建筑在刚度方面的需求，并将中心剪力墙作为抗侧力构件。

（5）针对建筑造型不规则，亦或是水平凹凸較大，确保将其在平面各边缘处、各角点处布置短肢剪力墙，这样不仅能提高结构的整体性，而且还能符合结构平面刚度的需要。

（6）高层建筑结构设计中，并不能完全适用于所有的高层建筑，尤其是短肢剪力墙较多时，还应设置普通的剪力墙，利用其与短肢剪力墙一同作为抵抗作用的剪力墙结构。当短肢剪力墙较多时，还应将其建筑高度适当的降低，比规范中剪力墙结构设计规范中要求的规定值略低。当高层建筑的抗震设防烈度分别为7度、8度（0.20g）和8度（0.3g）时，建筑高度分别不大于100m、80m、60m。而高层建筑的抗震设防烈度为9度时，必须尽可能地减少短肢剪力墙设计的数量，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。

4 必要性与注意事项

4.1 必要性分析

（1）能有效的满足建筑设计的需要。这是因为短肢剪力墙能通过对其数量和强度的调整，从而更好地满足实际需要，加上能隐蔽性的设置连接支撑柱梁。因而在高层建筑结构中，其整体构造能通过设置中心剪力墙而确保其刚度和强度达标，且能提高建筑物自身的使用性能。

（2）能结合实际施工情况强化对其的控制。这主要是因为实际施工中存在的不确定因素较多。而短肢剪力墙则能有效的控制，能结合实际施工需要对其尺寸、数量和位置等进行确定，能结合施工方案的需要进行针对性的调整，最终确保施工质量。

4.2 设计中布置墙体注意事项

虽然短肢剪力墙结构在现代建筑的运用上将其特点和优点发挥的淋漓尽致，但是这种剪力墙结构在抗震性能上相对来说较弱一些，因此，在之后的结构设计上应当注重加强其抗震性能，减轻其在抗震环节上的不足之处，注重概念设计方式在这种结构上的应用。短肢剪力墙在布置过程中要布置均匀，尽量避免洞口的错位，形成连梁一起构成连续较多跨数的抗侧力系统。另外，短肢剪力墙应该有与两个方向的梁互相进行连接。相互连接的梁避免布置在墙肢的非竖向平面内，尽量避免有一条直线的短肢剪力墙结构，应当考虑将结构布置成在两个主轴方向均有剪力墙。

5 设计要点

5.1 剪力墙洞设计要点

在对剪力墙洞进行设计时，其设计要点如下：

（1）在设计其位置时，必须根据设计规范设计剪力墙洞口，一般尽量为排状、列状，做到分布规则，并将墙肢和连梁明确。预防出现剪力墙墙肢的刚度过大和间距设计过大的情况出现。

（2）在设计时一般不得设置错洞剪力墙，如果必须设置，则需要在洞口周边将其加强，进而确保洞口剪力墙较为规则。

（3）在洞口设计过程中，应利用PKPM模型加强对其的分析，简化不规则洞口的处理，并做好对其的计算和校核。

5.2 抗震设计要点

短肢剪力墙结构设计中，其抗震设计是非常重要的环节，尤其是在抗震薄弱环节应采取一定的加强措施。

（1）在短肢剪力墙墙肢平面内做好连梁布置，在两个主轴方向上，将短肢剪力墙连接起来。另外应在两个方向设置翼缘，避免出现一字型短肢剪力墙。

（2）对短肢剪力墙进行均匀地布置，避免墙轴向应力差别太大，并确保建筑形心和结构强度中心相同。但是在竖向的短肢剪力墙结构设计时，应确保上下建筑墙肢对齐，避免出现洞口错位的情况，确保其与梁结构形成抗侧力体系，将短肢剪力墙体系自身的抗震性能提升。

（3）利用强墙柱弱梁体系进行短肢剪力墙结构的设计，这是因为其自身的抗侧力刚度小，利用核心筒能将其建筑自身的强度增加，从而促进其抗震性能的提升。同时还能提高结构刚度，预防建筑结构由于地震强烈冲击而变形。

（4）将轴压比降低，增加其配筋量以及墙肢的厚度，提升抗震性能。

5.3 加强设计要点

在对短肢剪力墙结构进行加强设计时，应掌握以下几点设计要点：

（1）筒体与普通剪力墙所承受的地震倾覆力矩应超过50%。

（2）在底部加强部位，以及其他楼层，均需要就短肢剪力墙结构的剪力设计值予以调整，且短肢剪力墙的截面厚度在200mm以上，避免短肢剪力墙过早的被剪切破坏。

（3）在一级抗震等级时，为了优化短肢剪力墙结构的延性，短肢剪力墙的重力荷载代表值作用是，其形成的轴力设计值的轴压比应在0.45之内，二级抗震等级时，这一值应在0.50之内，三级抗震等级时，这一值应在0.55之内，若为“一”字型短肢剪力墙，这一值应尚应相应再减小0.1，这是设计人员必须严格注意的问题。

6 结束语

综上所述，在高层建筑短肢剪力墙结构设计中，我们必须坚持一定的原则，充分认识到短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的重要性，切实掌握其设计要点，不断的提升自身的专业技术水平，才能更好地促进建筑设计成效的提升和优化。

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