建筑结构设计中短肢剪力墙的应用分析

建筑结构设计中短肢剪力墙的 应 用 分析

宓炜

汉嘉设计集团股份有限公司 浙江杭州 310005

摘要：在建筑结构设计中，剪力墙结构体系的应用十分广泛，但不可避免会出现短肢剪力墙。具体应用中，设计者可根据民用建筑的实际情况，对其结构大小以及墙体数量等加以合理调整，使其与民用建筑的实际建设、应用需求相符合。通过这样的方式，不仅可以有效确保建筑结构的安全性和稳定性，同时也可以实现建筑内部空间的进一步节约，实现建筑实用性的进一步增强。为达到满意的设计效果，设计者应该对剪力墙结构加以合理设置，以此来有效分散短肢剪力墙所承受的压力，使其牢固性得以进一步强化。

关键词：建筑结构设计；短肢剪力墙；应用分析

1短肢剪力墙的定义

短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过采用较短的剪力墙墙肢，《高规》第7.1.2条8款的定义：短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙，通常采用“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”型、折线型、“一”字型。对于T型、L型等双肢剪力墙只要有一个墙肢的长度与墙厚的比值大于8就不是短肢剪力墙。

2高层建筑中短肢剪力墙结构的设计要求

目前我国很多的建筑物采用高层建筑形式，因此在对短肢剪力墙进行设计时，应保证其满足相应的抗震要求。短肢剪力墙结构的局部结构设计规范主要包括以下内容：①连接各剪力墙的柱梁要与剪力墙墙肢布置在同一竖直平面，墙体两端的延伸方向应保证有柱梁与之连接；在对应位置装设翼缘，尽量避免“一”字形的剪力墙结构出现在设计图纸中；②针对高度较高的楼层，可适当增加一部分长墙，与电梯、楼梯共同构成大型筒体。布置全面的抗震体系，提高高层建筑结构的刚度；③一般采用强墙柱弱连梁式的布局体系，能够有效提高结构的抗震性能；④短肢剪力墙的具体布局效果应与整体结构保持一致。分析各个结构的受力情况，需要保证各个结构受力保持相对的平衡，短肢剪力墙与整体结构之间的刚度值不应差距太大；⑤适当增加墙体周围的墙肢厚度，依照各结构的要求，可增加钢筋的数目，并缩减轴压比例。这种方式主要是为了减轻短肢剪力墙的水平受力，避免出现墙体开裂现象；⑥若涉及竖向布置墙体，应从整体上对各墙肢进行整齐排列，减少洞口错位的概率，增强短肢剪力墙的抗侧能力。

在进行短肢剪力墙的布置过程中，应该充分结合建筑本身的布置特点，在建筑中进行均匀布置，并且合理控制墙的轴向应力。在进行竖向布置的过程中，需要使墙肢的上下保持对齐状态，同时需要连续，避免存在洞口错位的情况，使其与连梁共同构成较多跨数的抗测力体系。

3短肢剪力墙在高层建筑中的抗震分析

在短肢剪力墙结构的具体应用中，其底层位置的构件并不具备足够强的抗震性能。因此，在地震发生的情况下，短肢剪力墙底层的构件就很容易产生裂缝，进而让上层与底层之间的刚度比进一步加大。同时，随着建筑中楼层数量的增加，底层构件所具有的弹塑性也会呈现出逐渐降低的趋势，尤其是在高层或超高层建筑中，一旦地震发生，短肢剪力墙结构便很容易出现弯曲变形情况，严重时甚至会出现位置偏移现象，导致上层结构具有越来越大的刚度，整体结构的稳定性也会显著降低，甚至会出现建筑损坏或倒塌风险，对用户的生命和财产安全造成严重威胁。

4短肢剪力墙在高层设计中应用时应该注意的问题

4.1严格控制轴压比

短肢剪力墙的轴压比控制主要是针对端柱以及无翼缘的一字形短肢剪力墙进行着重考虑。有关数据显示，在小偏压状态下，剪力墙承受压力与弯矩时，就会导致剪力墙的延展性降低。并且，在大偏压状态下，过大的轴压极易因为多种因素的融合提前达到混凝土的极限压应变，使建筑本身的承载能力以及变形能力受到严重削弱。因此，在高层建筑结构的设计中，要综合各种因素确定短肢剪力墙的轴压比。

4.2加强抗震性能的研究工作

短肢剪力墙在高层建筑结构中，抗震性能一直是其薄弱环节，主要表现在建筑的边缘一级角点处的短墙肢的设计上。在一字形短肢剪力墙的设计工作中，对相连连梁尤为注意，加强延性抗震构造措施，可适当加厚墙体，如在厚度上选取250mm，在底部加强部位选取300mm。高层建筑结构构造中，如何提升短肢剪力墙在抗震性能尤为重要。目前，很多高层建筑功能定性为住宅模式，居民居住的较高密度要求建筑本身应具有较高的抗震性能。

4.3合理选择截面形式

在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢截面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意，对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏，短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免用“一”字形小墙肢

剪力短肢墙的截面优先选择十字形、L形以及T形，在外墙的转角处严禁使用一字形墙肢，并且在整栋建筑中，慎重选择一字形模式，尽量少用。根据高层建筑的抗震等级等相关要素的研究，合理选择横截面，保障墙与梁之间的有效断面。

4.4科学选择计算方式

短肢剪力墙在进行杆件内力计算以及结构本身动力特性分析时，应该综合利用现代信息计算技术，采用三维演算方法进行科学、系统分析。另外，针对剪力墙结构计算可采用PKPM中SATWE模块或者盈建科等软件进行比较分析。竖向构件包括薄壁杆模型以及墙元模型，根据设计对象的要点，合理选择计算方式。同时，软件计算时，墙元划分并不需要过分追求细化，原因在于单元有一定的厚度，并且单元自身的长、宽以及厚度之间的比例值接近时，此时不应该再使用墙元进行计算。

结语

未来，随着设计的多样性和复杂性，短肢剪力墙更加不可避免。设计人员要坚持设计规范，因地制宜地完善设计细节，规避短肢剪力墙结构的劣势，发挥其优势，提高建筑质量。

参考文献

[1]张恒波,张相飞. 民用建筑结构设计中短肢剪力墙技术的应用策略[J]. 中国建筑金属结构,2021,(11):154-155.

[2]梁宝怡. 高层结构设计中短肢剪力墙的运用[J]. 建材与装饰,2018,(28):56-57.