試析建筑工程中短肢剪力墻的結構設計

王濱

摘要：短肢剪力墻是建筑工程中常見的結構形式，其主要優點為增大建筑內部的使用面積，改善建筑物內部的布置情況和使用功能。因此，短肢剪力墻在實際工程中應用較為廣泛，本文主要針對短肢剪力墻的應用對其結構設計進行分析，從而提出短肢剪力墻結構設計要點。

關鍵詞：建筑工程；短肢剪力墻；結構設計

短肢剪力墻是是墻肢厚度和長度為5～8的剪力墻，其采用的形式有多種。在現代建筑工程中，短肢剪力墻的應用越來越受廣大開發商和建筑商的青睞，短肢剪力墻結構不僅滿足了人們對于建筑內部大空間的要求，同時也滿足了人們對于建筑內部空間靈活性的要求。短肢剪力墻主要應用于小高層住宅建筑，短肢剪力墻是在原有剪力墻的基礎上進行取長補短，以滿足現代都市人生活需求為前提進行設計的新結構體系。短肢剪力墻結構是在補足普通框架與剪力墻結構缺點的前提下，以中部豎向交通為形式構成完整的筒體，保持了外圍布置墻面平整、空間靈活。

一、段肢剪力墻結構分析

（一）短肢剪力墻的結構特性

短肢剪力墻是采用連梁的形式，主要是用來將各墻體進行連結，其是屬于隱藏于間隔墻的豎平面內，而豎向構件的設置則是根據隔墻位置而定的。在短肢剪力墻結構中建筑功能與結構的受力是緊密相連的，能有效防止框架結構中梁柱突出搶免單問題。其上下結構的關系可通過轉換結構來輕易達到，比如若以大空間作為結構下部層數，只可簡單進行裝換結構就完成了。由于以輕質砌體代替剪力墻，達到了減輕房屋自重的目的，減少了地震對其的影響力，從而極大地降低了工程造價。短肢剪力墻采用輕質保溫材料作為外墻面代替鋼筋混凝土，從而增加了房屋的保溫隔熱性能，從而實現了節能的目的。間隔墻的位置以及建筑平面構造均是布置豎向構件的標準，墻的數量以及肢長都是靈活多變的，具體可以抗側力為依據來確定，對于剛度的大小以及中心位置均是可以通過尺寸的改變和布置的調整來改變的。

短肢剪力墻與普通框架剪力墻相比，其隱蔽性更好，梁和墻肢均是隱藏在墻體內，由于這種特性，導致用戶對內部結構的設計靈活性更高。短肢剪力墻的墻肢設計原則為其厚度等同于填充墻的厚度。并且其連結各個墻體之間的梁是位于樹立平面內的，從而避免了框架結構中梁柱外露問題的產生。

（二）短肢剪力墻的結構布置原則

短肢剪力墻的布置主要是以開間隔墻和窗間墻來布置的，只要是結合建筑平面就不會與建筑使用功能發生矛盾。在設計肢長和墻的數量時，應滿足規定的一些計算參數和抗側力。短肢剪力墻布置的主要原則為建筑物的具體功能，并且其在數量和軟硬程度上均應適度，以滿足承受垂直和水平方向的承載力為前提。短肢剪力墻布置應滿足均勻的條件，為了使水平結構的支撐更為方便，應小化軸方向上的應力突變。當建筑平面發生了不規則布置或者其水平方向出現了超負載現象，一般將短肢剪力墻布置在建筑平面外邊緣或角點的地方，這樣可增加結構的完整性以及滿足平面剛度預定的要求。短肢剪力墻在布置上應以對齊和拉直為主，相連每道短肢剪力墻的梁應該是兩個方向的，且在墻肢垂直平面內布置，從而形成片狀結構以抵抗側力。

二、斷肢剪力墻結構設計要點

短肢剪力墻應用于小高層點式住宅具有較為理想的效果。對于地震地區而言，短肢剪力墻達不到良好的抗震性能，剪力墻應較多，且墻肢應過長，所以，在實際設計過程中，應該結合短肢剪力墻和剪力墻筒體，從而達到共同抵御水平力的效果。

短肢剪力墻的布置應滿足均勻、對稱、合理，并達到剛度中心與質量中心重合。為了提高短肢剪力墻平面外的穩定性和其抗扭性，其布置的形狀應主要以T性、L形為主，盡量少用到一字形。

短肢剪力墻應避免在建筑平面外邊緣的角部布置，因為布置在邊緣角部的情況會有扭轉效應，導致翹曲變形加劇，造成墻肢出現開裂，并且也減弱了結構的抗扭性，

在電梯或樓梯間應用抗側力結構筒體，剛度的均衡性是要首先考慮的問題，若集中在一處布置會增加建筑的扭轉效應。筒體的剛度要足夠，平面尺寸應避免太小，確保筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩與結構總底部地震傾覆力矩相比低于其一半，這樣就可加強抗震防線，達到水平力的可靠傳遞。

短肢剪力墻承擔的主次荷載分別為豎向和水平方向，截面尺寸應在合理范圍內，墻肢截面厚度和高度之比應屬于1/5～1/8，墻厚度應大于200mm。在水平作用下的高層短肢剪力墻，其底部外圍小墻肢承受的豎向荷載較大，因而出現扭轉剪力，在實際設計中應加大外圍邊墻肢的配筋量和厚度，從而確保小墻肢的延性抗震性能。

由試驗結果表明，短肢剪力墻建筑有多處均屬于抗震薄弱環節，如底部外圍的小墻肢、連梁、平面外邊緣等，一旦發生扭轉效應，就會出現墻肢開裂的現象，由此可知，在地震作用下，高層短肢剪力墻整體將出現變形彎曲，豎向荷載主要承載于底部外圍的小墻肢上，而其截面積較小，自然會遭到嚴重的破壞，所以，短肢剪力墻的抗震等級應大于一般剪力墻一級，從而將短肢剪力墻的延性增加。其截面的縱向鋼筋配筋率在底部加強部位和其他部位分別為小于1.2%或小于1.0%。另外在短肢剪力墻結構中，連梁受剪破壞的可能性高，主要是因為墻肢的剛度較小，連梁由于低延性不利于抗震，因此實際設計時，需要驗算連梁的強剪弱彎，正常情況下，連梁是先受彎屈服，然后是剪切破壞。

短肢剪力墻一筒體需要用高層建筑結構空間有限元分析軟件SATWE進行電算分析力學模型，短肢墻之間的梁應計算內力和配筋，具體應依據跨高比的不同以及框架梁和連梁來計算，在進行計算時應注意在程序輸入過程中對轉換層所在的角柱、框支柱、框支梁等進行正確指定。并且不能在計算中將連梁的剛度下調過大，還需要對抗震構造進行計算。

結束語

短肢剪力墻具有許多優點和特殊性能，能夠滿足人們對建筑結構的需求，但同時其也存在著一些不足，因此，在對短肢剪力墻進行結構設計時，應考慮多方面的因素，掌握其結構要點，以合理的結構形式和正確的計算分析方法以及合理的截面配筋為原則，從而使短肢剪力墻的結構滿足安全可靠性。

參考文獻：

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