高層建筑短肢剪力墻結構設計的研究

朱鴻翔

文章編號：2095-6835（2016）13-0110-01

摘 要：在設計高層短肢剪力墻結構的過程中，其質量直接影響著整個工程的質量。就高層短肢剪力墻結構設計中常遇問題的解決方法進行了探討，并提出了相應的預防措施。

關鍵詞：高層建筑；短肢剪力墻；結構設計；剛度

中圖分類號：TU973.16 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.110

短肢剪力墻是高層建筑工程中的常用結構，主要用于跨度較大的高層工程項目中。保證高層短肢剪力墻結構設計的質量是整個高層建設工程項目的重要環節之一。因此，本文對高層建筑短肢剪力墻結構的設計進行了分析。

1 短肢剪力墻的主要特點

短肢剪力墻的主要特點有以下3個：①該結構的質量較輕、抗側力的剛度較小、對地震的抗壓能力較強，因此，其在地震時所產生的內力較小。②由于其體積較小，可在平面布置和開洞時自由把握尺寸，這提升了高層建筑施工的便利性。此外，使用短肢剪力墻可增強建筑的空間效果。③該結構的主要構件為高剪力墻，連梁的跨高和跨度相對較大，因此，連梁會呈現出彎曲型的破壞形式。由此可見，短肢剪力墻具有一定的延展性。隨著我國高層建筑的發展，短肢剪力墻的應用越來越廣泛。

2 結構設計

短肢剪力墻的名稱來源于其特殊構造所形成的剪力墻形式，其計算模型、剪力墻的配筋方式等與其普通剪力墻結構是基本相同的。

在TAT和TBSA設計中，短肢剪力墻只需要按照剪力墻的基本設計流程設計。TAT和TBSA所使用的計算模型均為桿件、薄壁桿件模型。其中，梁、柱為普通空間桿件，薄壁桿件一端有6個自由度。考慮到墻單元會受到平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成了總剛度矩陣，并引入樓板平面內剛度無限大的架設條件后，計算了減少部分的量。這種算法在高層建筑短肢剪力墻的各種平面設計中具有精度高、未知量少的特點。在進行高層短肢剪力墻的設計過程中，如果設計人員未考慮剪切變形，則剪切變形時的薄壁桿件會對施工整體造成影響，進而在復雜施工中，施工整體會產生變形和不協調的問題。

在高層建筑施工過程中，對于不設有轉換層的結構，一般將其設置在電梯間、樓梯間、心筒和部分剪力墻及剩余的剪力墻框枝處（框支部份采用點連接的方式）。因此，在該結構中無法進行位移的處理和連續力的正確傳遞。

3 設計時應注意的問題

在高層建筑施工中，設計人員設計短肢剪力墻時，設計思路要符合相應的科學規律，并在保證設計施工合規的情況下，在設計中采用相應的先進技術，從而對短肢剪力墻結構進行科學規劃。通過對短肢剪力墻的整體研究和調查得知，應對短肢剪力墻的軸壓進行合理配置，提高其抗震能力，并對內梁結構進行正確判斷。在具體設計中，設計人員應了解以下3個短肢剪力墻的設計要點。

3.1 軸壓比的控制

在短肢剪力墻的設計過程中，設計人員應重視高層建筑的軸壓，特別是使用端柱、無翼緣的“一”字形短肢剪力墻的高層建筑。目前，在高層建筑短肢剪力墻的施工中，當其負荷作用較強，進而產生壓彎作用或小偏壓時，短肢剪力墻的延展性會變差；如果剪力墻的軸壓較大，則混凝土無法承受其應力，進而出現裂縫。上述情況會使混凝土結構的承載力變弱，因此，我們要保證剪力墻的軸壓，從而保證其具有一定的延展性。

3.2 提高抗震性能

高層建筑角點的墻肢結構、高層建筑底部的外圍小墻肢及連梁構件等，均是高層建筑抗震設計中應注意的問題。在高層建筑受到扭轉力時，部分墻肢不會發生開裂的現象。在高層建筑中，層數較高的短肢剪力墻的主要結構會在地震發生時彎曲變形，導致其底部嚴重損壞，尤其是“一”字形小墻肢損壞最為嚴重。在施工中，短肢剪力墻的主要構件的剛度較大，導致連梁受到的剪力過大。因此，在設計高層短肢剪力墻時，對于施工中的薄弱結構，設計人員應注重設計中的結構強化和后期抗震能力的增強等問題，從而保證短肢剪力墻在平面上分布的力比較均勻，并使整體建筑的中心剛度與質心是無限接近的，從而減小建筑受到的扭轉力。

應完善短肢剪力墻邊緣的角點，增加厚度，保證施工時暗柱中配筋的數量，對軸壓進行嚴格控制，從而增強短肢剪力墻的承載力，保證了其延展性，從而保障了高層建筑整體結構的安全性和實用性。

連梁在高層建筑中屬于耗能較高的結構構件之。如果連梁受到剪切破壞，則會使建筑整體的延展性降低，這對高層建筑的后期抗震不利。因此，設計人員在設計時必須對精準測算強剪弱彎的大小。此外，在進行短肢剪力墻的施工時，在連梁布置中不可采用“一”字形結構，且在配筋時必須符合政府出臺的規范和要求。

3.3 正確判斷內梁的屬性

在設計高層建筑的過程中，必須在墻開洞跨高小于5時使用對梁，必須在墻梁跨高大于5時設計框架。由于剛度、抗側度都與高層短肢剪力墻墻梁的剛度有關，所以，設計截面和配筋數量時，必須遵循科學的設置原則，增強建筑物的抗震、抗壓性能。此外，在設計短肢剪力墻時，設計人員還應減弱其剛度，從而使其截面符合設計要求，保證建筑整體結構在后期使用時的穩定性和安全性。

4 結束語

綜上所述，在整個高層短肢剪力墻結構的設計過程中，設計人員應重視剪力墻結構設計中的每一個環節，保證高層短肢剪力墻結構設計的規范性，從而保證高層建筑的施工質量。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕