短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的运用分析

杨健

（华南理工大学建筑设计研究院有限公司，广东广州 510000）

0 引言

短肢剪力墙是民用建筑中常见的结构。为了提高建筑物的抗震性能，设计者必须使用短肢剪力墙降低结构重量，严格按照设计要求标准，使短肢剪力墙结构在建筑结构设计中广泛使用[1]。设计科学的短肢剪力墙结构，进行力学性能分析，有效改善建筑设计，积极把握关键点[2]。它可以促进短肢剪力墙在建筑结构设计中的有效应用。在民用建筑设计中，建筑设计和结构设计必须协调一致[3]。建筑设计的布局必须灵活，开放和深度的尺寸必须合理，人们的生活要求必须得到满足[4]；结构的设计应符合强度要求，以确保结构的安全性和稳定性。由于短肢剪力墙可以显著提高建筑结构的横向刚度，因此在民用建筑结构的设计中得到广泛的应用。为了促进我国建筑设计水平的提高，我们应该研究短肢剪力墙在结构设计中的合理应用。

1 短肢剪力墙的特点

短肢剪力墙是近年来建筑业出现的一种新型结构形式。实际上，它是异形柱与剪力墙的组合，这种类型的结构常用于民用建筑，与普通剪力墙相比，短肢剪力墙截面厚度较薄。一般来说，其厚度主要集中在200～300mm。各肢端截面的高度与厚度之比主要在5～8 之间。在结构中，异形截面柱与短肢剪力墙相似，不同之处在于柱截面高度与厚度之比小于4，而短肢剪力墙截面高厚比要在4～8 之间。短肢剪力墙结构因其结构性能好、长度小而被广泛应用于民用建筑结构设计中。

与传统墙体相比，短肢剪力墙在民用建筑结构设计中更加灵活。在实际设计施工中，根据施工的具体要求，可以适当控制墙体的大小和数量。同时，我们也应该能够更好地完成墙体柱的连接，防止框架结构截面不规则，对项目的整体质量和实际应用造成不利影响。在土木工程建筑设计中，设计师将短肢剪力墙结构的这一特点应用于相应的布置，使建筑空间更加美观。同时，短肢剪力墙结构使用的钢筋混凝土较少，可以减少施工总成本，提高经济效益。

在土木工程中，合理使用短肢剪力墙，一方面可以减轻结构本身的重量，另一方面也可以进一步提高结构的抗侧力功能。因此，该结构形式更适合高层建筑工程。近年来，中国城市化步伐加快，城市住房问题长期以来一直是一个关键问题。在民用建筑中，短肢剪力墙的合理应用可以使建筑工程满足稳定性和抗震性的要求。同时，在有限的空间内适当提高建筑工程的高度，提高建筑工程空间的利用率，提高人们对民用建筑的满意度。

2 民用建筑中短肢剪力墙的应用

短肢剪力墙可以增加高层结构的稳定性。我们都知道，随着楼层数的增加，总体施工难度和承载力也在逐渐增加。特别是在高层建筑中，高层建筑不仅要考虑建筑的整体地震效应，还要承受水平和垂直方向的荷载。短肢剪力墙技术的应用，在很大程度上保证高层建筑的整体施工质量。通过对钢筋配置的控制，结合短支路剪力墙的合理布置，设计出合理的高层建筑。同时，由于采用短枝剪力墙技术，有效地保护了建筑的内部活动空间，提高空间的利用率，有利于我国高层建筑水平的提高。

短肢剪力墙技术可以用于高层建筑的应力计算。采用短肢剪力墙技术的高层结构的力学分布类似于空间几何结构。通过适当的计算公式，可以准确计算出高层短肢剪力墙的具体承载力。从而计算高层结构施工各阶段工程结构承载力的极限值和工程施工各过程刚度的极限值。便于高层建筑结构设计师在前期对建筑方案进行调整。通过高层建筑的侧向力计算，为高层建筑结构设计人员提供第一手的现场数据。通过相关数据的整理和分析，达到控制工程质量的目的，有效地保证运行平稳的建设项目的施工进度，提高相关企业的生产效率，减少建设的潜在安全隐患，有利于中国经济的进一步发展。

利用短肢剪力墙技术设计小型高层建筑，可以使建筑的空间分布更加合理。小型高层建筑的抗震性优于大型建筑。在增加短肢剪力墙技术后，增加了住宅内部的活动空间。与此同时，通过短枝剪力墙设计建筑结构的垂直构件，生活区之间的空间分布也更加清晰。它最大限度地优化小型高层建筑的内部空间设计，避免建筑结构与建筑功能之间的冲突，优化资源配置。短肢剪力墙可以优化小型高层建筑内部应力的集中。在设计小型高层建筑的内部结构时，建筑内部将承受较大的剪力和轴向力，通常将隐蔽的柱子被放置在短肢剪力墙中，以提高小型高层建筑的整体承载力。利用短肢剪力墙技术，可以避免小型高层建筑内部应力的集中，通过计算得到小型高层建筑内部荷载的极限值。利用短枝剪力墙技术对墙体进行加固和改善，有效避免高水平内部应力的集中，使其达到民用建筑的质量标准。短肢剪力墙技术可以提高小型高层建筑的整体施工质量。短肢剪力墙技术可以根据建筑的实际情况合理设计。在小型高层建筑结构中，短肢剪力墙技术可以与BIM 技术有机结合，提高建筑整体质量。在低成本的基础上，它可以满足绿色节能的要求，并具有优异的抗震性能。它可以灵活地组合不同的设计方案，使建筑结构符合相关的质量要求。

短肢剪力墙的应用减少了小高层建筑剪力墙的数量。高层的内部设计之中，剪力墙布置不宜设置过多，因为过度使用剪力墙结构，会增加应力集中的风险。与此同时，剪力墙布置过多将减少用户的生活空间，也将容易造成相应的结构隐患。短肢剪力墙技术的出现，完美地解决了上述在小高层建筑中遇到的问题。首先，剪力墙的墙厚度较小，生活不会占用太多的空间，其次，短肢剪力墙的表现都优于一般剪力墙，所以在高层建筑中可以减少短肢剪力墙的应用，有效减少资源浪费，促进建筑结构设计的进一步发展。

3 短肢剪力墙的设计要点

3.1 抗震设计

短肢剪力墙相对于一般剪力墙，其墙体的刚度要小于一般剪力墙的刚度。为满足强剪弱弯的设计要求，需要对结构的连梁的刚度进行相应的削弱。在剪力墙布置时，剪力墙的轴压需要在一定范围内进行控制，不能使其差距过大。在进行结构布置时，剪力墙应相对的均匀，剪力墙的上下墙肢要对齐，防止结构刚度分布不均匀。与此同时，短肢剪力墙与一般剪力墙要进行搭配布置。还需要注意轴压比对剪力墙结构的影响，规范中轴压比限值如表1 所示。

3.2 剪力墙洞的布置及形状

开口的位置必须严格按照相应的标准设计。如果我们要确保壁支的刚度间距和开口不太大，以便有效地保证应力分布合理，确保水平和竖向的传力路径明确。剪力墙洞口位置处受力相对薄弱，因此其布置的位置不能设置在结构薄弱位置处，在进行洞口填充时，应尽力选用轻质材料。为了保证洞口的设置对结构不会产生负面影响，有必要的话需要运用abaqus 以及analysis 等有限元分析软件进行相应的有限元分析，从而使洞口的设置满足相应的要求。在进行短肢剪力墙设计时，通常会遇到异形截面剪力墙，为了满足建筑结构要求，异形截面的布置是必不可少的，需要连梁的布置相对应，避免不合理布置出现裂缝等结构问题。

表1 轴压比限值

3.3 加强设计

为了保证短肢剪力墙的延性，对于一级抗震设计要求的，短肢剪力墙的重力荷载约为0.5；对于二级抗震设计要求的，短肢剪力墙的重量荷载约为0.6；在第二次地震中，短肢剪力墙的重量荷载约为0.7。然而，不同形状的短肢剪力墙的设计价值有不同的标准。这意味着一字型短肢剪力墙的设计值将控制在0.1 左右。对剪力墙的塑性铰区域进行加强，应避免剪力墙和楼梯墙的位置。此外，如有必要，应扩大底部加强的范围，并将加固部分的高度控制在总墙高度的10%以下。

4 结语

为了使民用建筑的设计更加经济合理，在结构设计中应采用短肢剪力墙。短肢剪力墙结构因其许多优点而得到广泛应用。为了更好地提高结构的整体性能和抗震性能，在设计中应考虑短肢剪力墙的设计要点。为了提高延性，采用特殊形状的短肢剪力墙来提高墙体结构的刚度。墙体高度应合理设计，避免轴向压缩比过高引起的纵向裂缝，结构加固配置应合理。优化整体结构性能，确保整体结构设计的安全性和稳定性，提高我国民用建筑的设计水平。