[摘要] 在小高层建筑结构的设计中，有时无法将剪力墙按结构计算要求布置得足够合理。本文根据实际工程设计经验，简要阐述短肢剪力墙的概念和特点，探讨小高层建筑结构中短肢剪力墙的设计。
[摘要]本文根据实际的工程设计经验，对短肢剪力墙的概念和特点进行了简要阐述，对小高层建筑结构中短肢剪力墙的设计方案、布置方式以及计算过程中应该注意的事项进行了探讨和分析。
[关键词]小高层;建筑结构;短肢剪力墙;结构设计
1引言
在小高层建筑结构的设计中，因建筑专业对空间布局的高要求，导致在相应的结构方案设计阶段中，无法将剪力墙按结构计算要求布置得足够合理，因此，短肢剪力墙成为我们常见的竖向抗侧力构件之一。合理的布置一定数量的混凝土短肢剪力墙，在确保小高层建筑结构设计的安全、经济以及高效的前提下’对提升整个建筑结构的布局设计，有着积极的价值。为此在进行混凝土短肢剪力墙的设计上，要尽可能实现对传统高层住宅布局的优势结构特点，并克服短肢剪力墙抗震性能差的弱点，合理进行短肢剪力墙布局设计，能够确保小高层建筑结构布局更合理。
2结构设计中短肢剪力墙的概念阐述
所谓短肢剪力墙，是基于《高层建筑混凝土结构技术规程》要求提出的概念。按照概念的认定，在进行短肢剪力墙的截面厚度有一定的标准要求，强调起厚度应是在300mm以下。而且不同肢截面高度和厚度比的最大值要在4和8之间。在进行短肢剪力墙的布局上，可以采用多种模式进行设计，诸如常见的包括T字型、L字型以及Z字型、十字型[1]，此外还有折线型等。在进行设计的过程中，需要结合不同的短肢剪力墙设计应用要求，合理进行不同的布置。此外，一般情况下在抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震?力矩的50%。而在实际的计算过程中，如果短肢剪力墙作为抗侧力构件承担的?力矩不小于结构底部总倾覆力矩的30%时，则可认定，该结构具有较多的短肢剪力墙，结合短肢剪力墙抗震性能较差的特点，建筑物高度应略有降低[2]。
3短肢剪力墙的基本特点
在进行小高层建筑结构的设计过程中，因空间布局原因，短肢剪力墙是一种运用较多的竖向抗侧力构件形式[3]。通常在进行设计布局的过程中，只要能避免短肢剪力墙带来的抗震性能差的缺点，通过合理的短肢剪力墙的布置，能够更好的实现建筑平面布置。通过设计经验来看，其特点主要由如下四点：第一，短肢剪力墙的合理布置能够满足建筑功能及空间布局的各项要求，较好地与建筑平面结合，实现建筑意图[4]〇从而促使在进行应用过程中可以合理的基于小高层建筑不同剪力墙体的布置来进行竖向构件的设计，这有助于确保建筑有较为出色的应用表现，通过结构手段尽最大可能避免建筑功能与布局的矛盾[5]，从而达到建筑优化的目的，提高使用价值与经济价值。第二，在短肢剪力墙的结构方案布置与计算过程中，由于其出现反弯点的可能性较大，在计算时更类似于一个异形柱，所以短肢剪力墙会同时承受较大剪力与轴力，因此在计算时应特别注意，该墙体的偏心受压、偏心受拉以及斜截面受剪和轴心受压等不同受力模式下的验算[6]。而当短肢剪力墙遇有集中荷载时，还应进行局部受压验算，通过计算，为短肢剪力墙设置暗柱或端柱，以满足其抗震承载能力的要求[7]。第三，在进行建筑结构设计的过程中，考虑到短肢剪力墙的一系列特点，在进行具体设计的过程中，设计者可以综合多种不同的方案来进行墙体的灵活布置[8]，能够基于不同的方案运用实现空间布置，这对于更好达成支撑楼盖设计处理来说也有积极的价值和意义。第四，相对一般剪力墙结构而言，在进行小高层建筑设计布局上引入短肢剪力墙布置能够更好的实现剪力墙数量的缩减，同时也可以确保所布置的剪力墙能够充分契合小高层建筑设计过程中对竖向构件及抗侧力构件的要求[9]。短肢剪力墙的数量布置过多对结构的抗震有不利影响，应避免布置于建筑平面两端或外边缘，在抗震验算过程中，地震的扭转效应会使剪力墙的翘曲变形会变得突出，因此，短肢剪力墙墙肢会屈服开裂，因此，在实际的设计过程中?，应加强短肢剪力墙墙体的抗震构造措施，对局部的结构构件应提高一度来予以加强，通常可采用增加纵筋的配筋或和箍筋的配筋来予以实现。另外，也可以通过调整建筑的使用功能酌情减小载荷来。通过这些调整措施，能够促使小高层建筑在具体使用过程中有突出的抗震表现[11]。
4短肢剪力墙的基本结构布置
通过从小高层建筑结构设计的经验来看，在此类建筑的建筑结构设计计算过程中，由于其本身的特点，必须遵循一定的结构布置原则，只有遵循这个布置原则，结构的整体计算才得以通过，才能在满足结构安全性的条件下最大限度满足建筑使用功能，发挥短肢剪力墙的优点。通常，短肢剪力墙的布置应基于建筑的平面布局，利用建筑空间与墙体的布置，合理采用Z字型、T字型、L字型设计。而不同于一般剪力墙的是，普通剪力墙作为主要的抗侧力构件承担大部分水平地震剪力，而短肢剪力墙主要承担竖向荷载的同时，也需要进行其他受力形式的计算与复核[12]。而实际应用当中的具体受力形式，需要结合结构的整体竖向构件布置来决定。通过合理的进行短肢剪力墙类型的布置，确保在进行墙体设计计算的过程中，能够实现墙体延性的改善。短肢墙的布置合理、对称、均勻、力求质量中心与刚度中心重合，这样可増加短肢墙抗扭和出平面外稳定間。在实际的设计计算过程中，短肢剪力墙的正截面与斜截面配筋计算上，按照木桶原理，要求基于最小要求的配筋率完成短肢剪力墙的配筋设计要求[14]。另外，还应合理设计墙厚与墙肢长度，并通过暗柱等构造措施来予以加强。短肢剪力墙在某些实际案例中和异形柱的受力类似，在设计计算过程中还需重点分析连梁的受力特点与破坏模式，短肢墙之间连梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋。在小高层建筑中，当连梁的跨高比不小于5时，应依照相关规范按框架梁来进行设计计算[15]。剪力墙连梁为抗震耗能构件，而在小高层建筑结构的短肢剪力墙设计中，和普通剪力墙相比，其刚度小，所以，短肢剪力墙墙肢间的连梁在设计时应与普通框架梁作相同考虑，即按强柱弱梁的标准进行设计计算，以综合满足剪力墙与连梁之间的协同抗震要求。在进行小高层建筑结构混凝土短肢剪力墙的设计计算上，为了充分确保设计效果能够符合建筑专业要求，并检验剪力墙布置在结构整体抗震性能中的合理性，可根据相应计算软件进行分析计算，以更好实现对设计目的。而在实际计算过程中，短肢剪力墙结构体系宜取两种不同力学模型在不同的荷载工况下进行对比分析，择优选取。结构整体计算过程中可根据实际情况对其周期进行折减[16]。借助软件的使用，促使在进行小高层建筑短肢剪力墙的设计计算上，能够基于设计结果进行相应的分析和论述，促使在进行结果分析上，可以充分借助人机交互，实现对不同平面布置信息的输入，同时针对相应荷载信息的同步输人，进而实现数据库的构建。通过软件的计算分析，就框架结构布局以及柱梁节点设计的情况进行计算，实现相应计算结果的获取。通过计算结果的分析，能够对在进行建筑平面布置过程中使用的短肢剪力墙设计方案是否符合预期标准和要求做出相应的探讨和分析。
5结语
在小高层建筑结构的设计计算中，短肢剪力墙一直是一个难点，主要原因是短肢剪力墙对建筑结构抗震的不利影响，在有限条件下，尽量避免短肢剪力墙的出现，一直是结构工程师在结构实践中所考虑的问题，而为了满足建筑上的空间或使用功能要求，短肢剪力墙又不得不予以采用，所以，通过本文的探讨与分析，可以得出，通过限制一定的建筑高度，短肢剪力墙合理的布置与精确的受力分析，再通过一系列抗震构造措施的加强，就可以弥补短肢剪力墙在抗震性能方面的弱点，以实现我们的结构设计意图。
作者：吴晓幕 单位：武汉华中科大建筑规划设计研究院有限公司
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