陕西省现代建筑设计研究院 陕西西安 710048
摘要：随着人们生活水平的提升，对住宅条件有了越来越高的要求，以往传统的普通框架结构因影响到住宅美观而越来越不被人们所接受，尤其是传统的普通剪力墙结构因严格限定与分隔房屋空间，难以满足人们对住宅空间的要求，因此产生了短肢剪力墙结构这一种新的结构型式。本文主要对高层建筑短肢剪力墙结构设计进行分析研究。
关键词：高层建筑；短肢剪力墙结构；设计
一、短肢剪力墙特点
短肢剪力墙在小高层住宅楼中空间与平面的特殊要求和布局下，起着举足轻重的作用。在社会现象的带动下，保守的结构框架因露梁、露柱和建筑立体空间的诸多约束而无法使独特的住宅需求得到满足。经过研究和探讨，吸取传统结构框架的亮点和符合的科学技术逐步融为一体，能更好的适应于人们新观念住宅的要求，同时对短肢剪力墙构造的优化也提出了新的要求。总体来讲，短肢剪力墙构造指的是在施工中墙体厚度与肢体高度不超过 300 mm 的模式，各肢横截面高度与厚度之比的最大值大于 4但不大于 8 的剪力墙结构。但短肢剪力墙不能在当前的小高层建筑中完全使用，而是采用因时制宜的方法和手段。总的来说，短肢剪力墙具有以下几个方面的优点：
1.1 灵活性
短肢剪力墙具有较强的灵活性，可以根据实际的施工情况来对短肢剪力墙进行空间布置，通过对其数量、长度、位置等方面的调整来最大限度地满足建筑物的施工要求。 短肢剪力墙给施工提供了便利，可以在施工过程中及时调整方案。
1.2可协调性
短肢剪力墙具有较强的协调性，一方面可以对建筑物的结构进行协调，对墙肢和墙体厚底进行统一，确保各个墙体在同一垂直面内；另一方面可以对建筑物的结构设计进行协调。短肢剪力墙可以根据墙肢的结构来对墙体的刚度进行调整，确保其满足施工的要求。
二、高层建筑剪力墙结构设计原则
（1）剪力墙厚度相对较小 ， 而高和宽尺寸却非常大 ， 受力的形态接近柱体。 但它与柱体还存在着一些区别，主要表现为剪力墙肢长与厚度间的比值。 当比值小于或等于 3时，可按柱体进行设计，如果比值在 3~4 之间，则被视为异形柱，比值在4~8 之间为短肢剪力墙，比值大于 8为一般剪力墙。（2）在实际工程中 ， 我们在对高层结构剪力墙布置时 ， 应注意剪力墙布置及剪力墙墙肢的均匀性要求， 避免平面布置不均匀引起的竖向承载力及侧向刚度突变。（3）在剪力墙结构设计中 ， 墙属于平面的一个构件 ， 除了承受水平剪力和弯矩之外，还要承担竖向荷载，由于在多力结合状态下， 除满足刚度要求外， 还要满足非弹性变形下的延性，需通过调整剪力墙的连梁并由连梁的变形来耗能，改善剪力墙结构的延性。（4）墙体设计主要是对水平和竖向荷载作用下结构内力进行计算，在求得内力以后，需对斜截面受剪承载力和正截面受弯承载力进行验算。
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三、短肢剪力墙的抗震设计中存在的问题
3.1短肢剪力墙数目设计不合理
短肢剪力墙属于新兴的小高层、高层建筑形式，部门建筑公司为了追赶时尚、提高建筑的美观性以及增加建筑建设的影响力，忽视了短肢剪力墙的横向抗震压能力薄弱的特点，会大部分甚至全部应用短肢剪力墙，大幅度减掉普通剪力墙的设计与使用。虽然给建筑施工过程降低了困难程度，也降低了成本，提高了高层建筑的艺术美感，实现了多重效果的空间设计，但是，却导致高层建筑的质量难以得到保障，在建筑的质量检测时，容易成为不合格建筑。
3.2短肢剪力墙的布局不均匀、对称
高层住房建筑需要牢固的钢筋混泥土、墙体、主干等的支持，每一层建筑的搭建都要保障重心在限定的位置，才能保证建筑主体的稳定性良好，抗震能力较强，但目前存在着短肢剪力墙布局不均匀、不对称的问题，导致高层住房建筑的重心偏移，且短肢剪力墙过于集中，出现刚性过强现象，影响了高层住房建筑的抗震性能，并限制了短肢剪力墙的发展，这样的问题，急需解决与处理。
四、高层建筑短肢剪力墙结构设计的注意事项
在高层建筑施工中，设计人员设计短肢剪力墙时，设计思路要符合相应的科学规律，并在保证设计施工合规的情况下，在设计中采用相应的先进技术，从而对短肢剪力墙结构进行科学规划。
4.1剪力墙洞设计
在对剪力墙洞进行设计时，其设计要点如下：（1）在设计其位置时，必须根据设计标准设计剪力墙洞口，一般为排状、列状，做到分布规则，并将墙肢和连梁明确。预防出现剪力墙墙肢的刚度过大和洞口的间距设计过大的情况出现。（2）在设计时如果需要设置叠合的错洞墙和错洞剪力墙时，一般需要其洞口叠合，或者将其错开距离减少，此时就会导致墙肢不规则，同时其应力与构造分布也势必较为复杂。在洞口间的薄弱部位较多，所以一般不得在洞口设置剪力墙，若必须设置，则需要在叠合洞口处利用轻质材料将其填补，或者在洞口周边将其加强，进而确保洞口剪力墙较为规则。（3）在洞口设计过程中，应利用 BIM 模型加强对其的分析，简化不规则洞口的处理，并做好对其的计算和校核。
4.2抗震设计要点
在对短肢剪力墙结构进行设计时，除了做好剪力墙洞设计外，还应切实强化对其抗震设计，尤其是在抗震薄弱环节应不断的加强。（1）在短肢剪力墙墙肢竖向平面做好连梁布置，并与两个方向的梁进行连接。而在两个方向上，则应将短肢剪力墙连接起来，确保其翼缘在另一方向设置，预防出现一字排开的短肢剪力墙。（2）对短肢剪力墙进行均匀地布置，避免墙轴向应力差别太大，并确保建筑形心和结构强度中心相同。但是在竖向的短肢剪力墙结构设计时，应确保上下建筑墙肢对齐，避免出现孔口错位的情况，确保其与梁结构形成抗侧力体系，将短肢剪力墙自身的抗震性能提升。（3）利用强墙柱弱梁体系进行短肢剪力墙结构的设计，这是因为其自身的抗侧力刚度小，利用核心筒能将其自身的长度增加，从而促进其抗震性能的提升。同时还能提高结构刚度，预防建筑结构由于地震强烈冲击而变形。（4）将轴压比降低，增加其配筋量以及墙肢的厚度，提升抗震性能。
4.3加强设计要点
在对短肢剪力墙结构进行加强设计时，应掌握以下几点设计要点：（1）筒体与剪力墙所承受的地震倾覆力矩应超过 50%。（2）在底部加强部位，以及其他煤层，均需要就短肢剪力墙结构的剪力设计值予以调整，且短肢剪力墙的截面厚度在 200mm 以上，避免短肢剪力墙过早的被剪切破坏。（3）在一级抗震等级时，为了优化短肢剪力墙结构的延性，短肢剪力墙的重力荷载代表值作用是，其形成的轴力设计值的轴压应在 0.5 之内，二级抗震等级时，这一值应在 0.6 之内，三级抗震等级时，这一值应在 0.7之内，若为“一”字型短肢剪力墙，这一值应在 0.1 之内，这是设计人员必须注意的问题。（4）在确定剪力墙加强部位时，主要在建筑抗震结构的塑性铰位置，而不能在剪力墙和电梯与楼梯之间的墙壁，并对塑性铰部位进行加强。此外，如有必要，还应将剪力墙加强范围扩大，加强部位所在的高度一般的墙肢总高度的 10%。
结束语
目前短肢剪力墙的研究较少，缺乏有效的数据支持与改善，所以应该不断加强对短肢剪力墙的测试与完善，加强抗震性能，选择适当的计算软件，分析抗震弱点，增强抗震设计的水平，科学、合理的设计数目，注意短肢剪力墙的布局均匀性，有效的提升高层建筑的质量水平，为人们提供更安全的物质基础保障。
参考文献
[1]李军．短肢剪力墙结构体系在小高层住宅设计中应用[J]．山西建筑，2010（7）.
[2]张建．浅谈高层住宅结构设计中短肢剪力墙结构的应用[J]．科技创新与应用，2012（22）.
[3]董旭华，关二红.短肢剪力墙结构设计常见问题解析[J].四川建筑科学研究，2012（3）.
论文作者:何竞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/29
标签：剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 洞口论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第28期论文;