高層住宅建筑中的短肢剪力墻結構體系設計要點

高層住宅建筑近年來發(fā)展迅速，同時人們對住宅空間與平面等也提出了更高要求，傳統框架結構當中的普通剪力墻結構以及露柱露梁結構，都比較嚴格的分隔和限定了建筑空間，難以滿足住宅用戶對于建筑空間提出的新要求。短肢剪力墻結構在經過一系列改良之后，應用在高層住宅建筑設計當中，能夠有效規(guī)避傳統框架的不足，具有重要應用價值。因此，有必要對高層住宅建筑中的短肢剪力墻結構體系進行深入探究。

1  短肢剪力墻的定義

按照《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）當中的相關規(guī)定，短肢剪力墻指的是墻肢截面厚度在300及以下，長度與厚度比在4至8之間的剪力墻。同時，規(guī)定構件截面長度小于厚度4倍的時候，需要依據柱的相關要求實現設計，也就是長厚比在4至5之間的時候，也依據短肢剪力墻進行設計。若剪力墻短肢截面高度與厚度之比大于或者等于8，那么就是一般剪力墻。在高層建筑設計過程中，其結構不能都應用短肢剪力墻，若使用比較多的短肢剪力墻，就需要布置筒體，在筒體和短肢剪力墻共同形成剪力墻結構基礎上，抵抗建筑物受到的水平荷載。

2  短肢剪力墻結構體系特點

短肢剪力墻結構體系在實際設計與應用中，具有以下特點：①布置豎向結構過程中，需要對建筑的隔墻位置及平面等進行綜合考慮，結合相關參數實現結構設計，保證建筑更好的實現其使用功能；②布置墻肢肢長和數量的時候，要對結構進行整體計算，通過調整，使剪力墻承擔的底部傾覆力矩比例、結構的層間位移等指標滿足規(guī)范要求。依據具體要求和實際情況，合理調整結構整體剛度，必要情況下還可適當調整剛度中心位置；③結構布置期間，建筑不會對該結構體系產生限制影響，促使結構設計方案更符合住宅用戶需求，并更好的處理樓面設計和樓蓋支撐；④通過輕質砌體對剪力墻之間存在的間隔墻進行填充，促使建筑結構有效降低自重，施工更加方便，并使結構性能更具合理性，還有助于降低造價成本，節(jié)約材料消耗，提升建筑整體經濟性。

3  高層住宅建筑中的短肢剪力墻結構體系設計要點

3.1  合理布置結構

在高層住宅建筑當中設計短肢剪力墻結構體系，首先需要對結構進行合理布置。所使用的短肢剪力墻數量需要合理，所有短肢墻的分布需要盡可能的均勻，并且軸向應力要盡量減少彼此的差距。如果建筑平面具有較多的凹凸現象、所處位置風力較大或者有抗震要求，需要將短肢墻布置在平面角點位置還有外邊緣，尤其要在外凸部位布置。所有短肢墻需要盡可能的拉直、對齊，使其連同連梁共同形成連續(xù)多跨且比較規(guī)整的抗側力片，若無法完全對其連接，可以允許部分短肢墻相互錯開。所有短肢墻都要和兩方向對應梁相互連接，并且最好在墻肢豎平面當中布置梁結構，通常要求連梁寬度等于墻肢厚度。墻肢厚度要適中，最好與隔墻表面持平，通常選擇300mm、250mm或者200mm。對于異形柱或者較長的墻，可以在局部位置進行混合布置。對于抗震設計，一般剪力墻還有筒體所承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于其底部地震傾覆力矩的1/2。

3.2  確定適用高度

抗震設計為0.3g的Ⅷ度、0.2g的Ⅷ度、Ⅶ度，短肢剪力墻結構的最大高度分別是60m、80m、100m。若高層建筑屬于9度抗震設計，并且其高度是A級高度，或者高層建筑為B級高度，就要進行筒體設計，也不適合設計短肢剪力墻。

3.3  確定軸壓比限制

若剪力墻需要承受比較大的軸壓力，那么在設計中要對軸壓比進行限制。為了對剪力墻延性進行有效改善，當建筑抗震等級分別是三級、二級還有一級的時候，短肢剪力墻受到重力荷載作用之后其對應軸壓比，分別不應該超過0.55、0.5還有0.45，若短肢剪力墻屬于端柱或者沒有翼緣的一字形，其自身延性就比較差，所以對應軸壓比限制需要減少0.1。

3.4  確定肢厚比限制

短肢剪力墻若肢厚比相對較小，則墻肢就不具備較大強度儲備；肢厚比越大，墻肢的強度儲備越充足，同時安全性也會越好，但此時難以充分發(fā)揮其材料特性，經濟性會有所降低。為了保證結構具有良好的綜合性能，其肢厚比應保持在6.0至7.0之間，此時結構能量儲備比較充足，可以更全面的發(fā)揮材料性能。

3.5  計算機軟件輔助設計要點

通過計算機軟件對短肢剪力墻結構實現設計，需要結合實際情況，對軟件對應簡化模型和相關參數進行合理調整，以對工程實際情況實現更加全面、真實的反映，最大程度使計算模型接近實際模型。設計人員在工作中，要對各參數代表的實際意義充分了解和掌握，對具體參數進行合理化設計。若短肢墻具有比較大的整體性系數，那么需要最大程度的降低肢墻系數，促使相關結構受到水平反復荷載之下，依舊具有較強的耗能能力。

4  短肢剪力墻結構在高層住宅建筑中的應用

圖1是一棟高層住宅建筑典型結構平面，該建筑有31層，總高度在100m左右，每層有8戶。此建筑設計當中，除了中心筒，其他所有結構均布置為T型剪力墻和短肢L型剪力墻，基本上都有墻體對其拉直，并且將短肢墻設置在了外凸盡端，將外露連梁設置在了內凹類型的采光廊外部位置，促使平面整體充分滿足剛性要求。該建筑為肋形樓蓋，采用的雙向樓板和單向樓板對應跨度都比較小。此建筑以7度進行抗震設防，基本風壓0.5kN/m2。

圖1 高層住宅建筑典型結構平面

在高層住宅建筑中合理應用短肢剪力墻結構，可使該結構與建筑平面相結合，通過間隔墻位置對豎向構件加以布置，不會和建筑使用功能產生沖突。同時，梁在對各個短肢墻進行連接的時候，會跟隨墻肢位置進行布置，并且在隔墻豎向平面中，具有隱蔽性，對一般框架結構當中梁柱突出墻面這一問題實現了有效解決。以短肢剪力墻結構進行高層住宅建筑設計，能夠使建筑使用面積有效擴大，并且建筑物自重將更輕，工程基礎費用會有效減少，具有突出的經濟性，對促進建筑行業(yè)健康發(fā)展具有重要作用。將短肢剪力墻結構合理運用在高層住宅建筑當中，雖然每平方米的結構成本有所增加，但是用戶獲得了更大的住宅結構空間，住戶可以按照自己的需求，對空間進行靈活的分割，房屋品質獲得顯著提升。這種結構體系目前在京、滬、深、穗等地廣受青睞，北京地區(qū)的奧林匹克花園、“龍澤苑”小區(qū)；上海地區(qū)的金橋愛建園、碧林灣、英麒苑以及天江格調空間等；深圳地區(qū)的山湖居、翡翠園；重慶的回龍灣等等，都對短肢剪力墻結構實現了有效應用，促使建筑空間更大，便于住戶按照自己的需求和創(chuàng)意，靈活、自由的作出間隔。

5  結語

高層住宅建筑在設計期間，通過合理地應用短肢剪力墻結構體系，較大增加了建筑結構的靈活性，并在優(yōu)化調整建筑之后，切實提升了建筑整體的抗震和承載能力，應用優(yōu)勢突出。為了充分發(fā)揮該建筑結構體系的優(yōu)勢，工程設計人員需要充分了解短肢剪力墻結構體系的內涵和特點，掌握該結構設計要點，科學、合理的應用在高層住宅建筑當中，使建筑兼具經濟性和安全性，并有效提升建筑品質。

本文來源：《城市住宅》：http://xwlcp.cn/w/kj/12544.html