建筑结构设计中短肢剪力墙技术运用研究

建筑结构设计中短肢剪力墙技术运用研究

梁永杰

珑图设计（集团）有限公司         广东省佛山市       528200

摘要：剪力墙是现代建筑中常见的一种结构类型，而短肢剪力墙则是墙肢厚度值与长度值更小的结构，短肢剪力墙技术的运用能够提高建筑多方面性能。本文通过分析短肢剪力墙技术的优势，进一步分析了建筑结构设计中短肢剪力墙技术的实际运用。

关键词：设计原则；短肢剪力墙；建筑结构

引言：目前的许多建筑项目中都开始应用短肢剪力墙结构，为了提高其应用效果，还需分析技术要点，全面分析建筑的抗震性需求，并考虑到安全性和经济性，确保短肢剪力墙技术发挥出应有价值。

1.短肢剪力墙技术运用的优势

短肢剪力墙是指截面厚度不超过30厘米，同时墙肢长度及厚度比值控制在5-8范围内的剪力墙结构。短肢剪力墙技术在目前的建筑领域中运用较广，其运用优势主要为三点。一是可对建筑结构功能进行优化，与常规剪力墙结构相比，其具有较强隐蔽性，不会大范围破坏建筑内部空间，设计上也更具灵活性，因而可提高功能性；二是可适当降低建筑自重，由于短肢剪力墙结构的墙肢更短，且为轻质砌体，导致其自重有所降低，也在一定程度上提高了抗震性能；三是结构的应用较为灵活，可兼顾建设的多项要求，灵活设计其墙体数量及墙肢长度，还能调整平面布置，对结构的刚度、重心以及刚心位置也能有效控制[1]。

2.建筑结构设计中短肢剪力墙技术的实际运用

2.1基本设计原则

在一般的建筑结构中，多是在隔墙或是窗间墙设计中运用短肢剪力墙，具体你设计过程中还需基于建筑平面情况，切实了解建筑功能需求。短肢剪力墙技术下的设计要做到对墙体的数量、实际位置以及墙肢长度进行灵活调整，设计人员还需对抗侧力及其他设置参数进行科学计算。短肢剪力墙技术下结构设计基本原则为三项，其一是保证结构与建筑应用功能要求相符；其二是设计中兼顾到墙体水平与垂直方向上的承载力；其三是要对墙体的数量合理控制。短肢剪力墙的布置方面还应尽可能保证对称性、均匀性，避免后续使用后结构的刚度、承载力发生不良变化。另外，若是建筑本身的平面布置出现超负荷承载以及不规则情况，那么还需对其结构整体性加以调整，保证平面刚度尽量提高，为了改善结构构件的受力性能，还应将构件对齐并拉直设置，针对剪力墙之间连接梁进行跨高比的控制，提高建筑稳定性。

2.2技术运用要点

2.2.1对墙体数量合理把控

短肢剪力墙和一般剪力墙结构使用的主体材料相同，都是钢筋混凝土材料，这类材料的特点是稳定性较强、具有良好耐用性以及密度颇高，但其缺点是自重过重，会对结构质量产生一定影响，因此，在建筑结构设计中运用短肢剪力墙技术，需要将结构自重控制在合理范围内，故而要把控墙体数量，避免过多导致自重超标，进而降低建筑结构的抗震性。比如说在小高层点式住宅类建筑的设计当中，适宜运用到短肢剪力墙技术，而若是建筑所在区域有为高烈度地区，就要充分考虑结构的抗震性能，在设计过程中，剪力墙结构在满足其他建设相关要求基础上，应尽量降低短肢剪力墙数量，还要对墙肢长度参数设计科学把控，这有助于提高整体建筑的水平抗力，进而优化抗震性能。

2.2.2优化布置建筑结构平面

对短肢剪力墙设计的要点之一就是平面布局，一般会利用对称式布局方法，保证结构分布具有均匀效果，这样能够让整体结构的刚度中心和质量中心重合为一。比如说，为了保证建筑结构的稳定性和抗扭性达到要求，通常在结构平面布置设计时会运用“T”形结构或是“L”形结构，同时，要在剪力墙外平面处布置翼缘，以免剪力墙结构出现“一”形。在具体实施结构平面布置设计时，还应对墙体形状进行预先分析，根据分析结果判断墙体结构内力分布情况，再基于构造要求对纵向受力的钢筋、箍筋材料合理搭配，边缘构件也要科学设置。除此之外，实施设计时对结构优化还可采用多元化手段，比如说，若是结构实际长度较大或温差明显时，设计人员应适当增加结构中的钢筋材料数量，同时对伸缩缝加以调整，可以对建筑的整体抗震性进一步增强[2]。

通常情况下，建筑结构平面外边缘角部位置不会运用短肢剪力墙形式，否则可能会导致其抗扭性下降，具有扭转变形风险。对建筑楼梯以及电梯区域进行设计时，需采用抗侧力结构筒体形式，保证筒体核心刚度达到要求，还要布置在整体结构边缘处，因此可能会出现结构刚度中心偏移情况，为了解决这种问题，在设计时可以对刚度均衡性加以分析，减轻竖向构件的集中性，降低结构受到的扭转效应。对于水平、垂直两方向上的短肢剪力墙荷载，分别是来自水平地震力及风的荷载、重力产生的荷载。因此，开展建筑结构设计时，最好将墙肢截面的厚度和高度之比控制为1.5-1.8之间，其墙体厚度参数也要在200mm以上，比如说，若短肢剪力墙结构受到了水平方向上的作用力，其外围小墙肢就会明显受到扭转效应干扰，而若是设计中适当将外围边墙肢厚度、配筋量以及长度参数等提高，就有利于提高小墙肢的抗震性能。

2.2.3科学设计抗震等级

相关实践结果表明，建筑结构设计中运用短肢剪力墙技术时，其建筑中可能会有部分墙体承载力与抗震性较差，比较突出的部分就是结构平面外边缘、部分连梁位置以及底部外围小墙肢部分，同时，其极易受到扭转效应影响，导致墙肢出现开裂现象，给整个结构带来不利影响。因此，在设计当中，抗震等级控制也是一项重点，同时还应把控结构最小配筋率及轴压比，综合考虑多种因素，实现对短肢剪力墙承载力提高的最终目的。例如，为了保证结构抗震性能达到要求，设计人员对截面纵向钢筋配筋率设计时，应控制其底部加强部位配筋率在1.2%以下，而其余位置的配筋率也不能够超过1.0%，此外，考虑到短肢剪力墙结构墙肢刚度偏低，还会被低延性所影响，因此，设计时也要对连梁强剪弱弯参数科学计算，可以有效防止后续出现剪切破坏情况。

2.2.4计算并设计结构连梁

一般设计人员会运用有限元分析软件SATWE类似开展建筑短肢剪力墙筒体结构的计算和空间分析工作，还会搭建出力学模型便于获得数据。对短肢剪力墙结构连梁进行设计时，应将计算重点放在配筋率上，也要深入分析内力情况。基于跨高比之间差异，针对连梁和框架梁的数据计算可更加灵活，利用软件还能对框支柱、角柱以及框支梁的相关参数精准设定，为防止连梁的刚度下调过于明显，可以与抗震构造数据的计算工作同步开展。剪力墙结构中的连梁设计是重点，其对整体结构稳定性有着很大影响，设计人员应当对连梁截面的可塑性和可调幅性充分考虑，再进行连梁剪力、弯矩的计算，将截面高度控制在合理范围内。连梁刚度计算过程中，结合实际抗震性能要求，应保证刚度折减值不小于0.5。另外，对短肢剪力墙长度的计算设计，则应控制在4-6米之间，这样能够对应力起到一定分散作用。

结论：综上所述，建筑结构设计中运用短肢剪力墙技术，可以有效降低自重、优化建筑功能，在结构应用上的灵活性也变得更强。由本文分析可知，建筑结构设计中短肢剪力墙技术运用要点包括：对墙体数量合理把控、优化布置建筑结构平面、科学设计抗震等级、计算并设计结构连梁等。

参考文献：

[1]许龙.建筑结构设计之短肢剪力墙技术应用要点分析[J].房地产世界,2022(10):71-73.

[2]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.