高层建筑短肢剪力墙结构设计解析

摘要：短肢剪力墙结构在现代建筑设计中的应用越来越为广泛，作为一种新型建筑结构，它既能满足人们的审美要求，又具备了传统墙体框架结构所缺少的优势。本文综合分析了在高层建筑结构设计中短肢剪力墙结构特点、规划过程中的注意要点、薄弱环节的补强技术手段，通过详细的解析过程，旨在结构工程师在设计建筑项目方案时提供一些可利用的依据。

关键词：高层建筑结构；短肢剪力墙；结构设计；解析

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

科学技术的不断进步和知识理论的不断革新促使建筑设计理论及其思想理念转变，来满足人们越来越高的生活标准。原有的墙体框架结构如居室内部的柱子、房梁等造成居室环境的不协调，久而久之就会带给人们厌烦的情绪，影响人们的生活质量。结构工程师根据自身经验多年研究分析，与时俱进，不断创新，推行一种全新的墙体框架结构来布置居室空间，并达到良好的控制效果。这种建筑结构就是短肢剪力墙结构，它不仅能够克服原有结构框架存在的劣势，还能大大减少了高层建筑结构的建设成本。因此，短肢剪力墙结构获得了有关建设单位、结构工程师、居民用户的支持，得到了较为广泛的应用。

一、什么是短肢剪力墙结构

我们把墙肢截面高度与厚度大小的比例在5到8之间的剪力墙称为短肢剪力墙，当这种比例高过8时就是普通剪力墙或者是筒体。在短肢剪力墙数目比较多的时候，就会产生短肢剪力墙结合筒体一起压制水平作用力的结构，即是短肢剪力墙结构。

在高层建筑结构设计时，要想出现短肢剪力墙结构，就应该达到以下的设计标准：规划抗震方案中，短肢墙受到的第一振型底部地震倾覆力矩应大于或者等于结构总底部地震倾覆力矩的一半。因为短肢剪力墙结构整体抗震效果不强，所以在高层建筑结构设计的时候，规划科学的剪力墙系统来有效消解地震引起的水平作用力。

二、在高层建筑结构设计中，短肢剪力墙结构具备哪些优势

（一）更好地体现建筑的功能

一是保持墙肢和填充墙体厚度的一致性，连接各个墙体的柱粱之间在同一个竖直平面上，协调了建筑结构；二是选取轻型材料，达到建筑使用性能的要求；三是虽然短肢剪力墙的设计稍微加大了建设难度，但是增加了可用的建筑面积。

（二）达到高层建筑结构设计的标准

可以将短肢剪力墙的柱粱与墙肢隐藏起来，在规划结构时较为灵活地进行施工设计，全面分析抗侧力的大小，视具体情况来确定应用多少面墙，而且还可以按照墙肢结构尺寸大小来协调墙体的刚度。

（三）应用面广

根据建筑平面位置，采取间隔墙的方式对竖向结构设施进行布局，同样符合建筑使用功能的要求；墙的数目与墙肢长度可变性大，可以满足结构的抗侧力大小的标准；可根据具体情况具体分析，结构设计较为简便；具有连接支撑作用的柱粱可布置在间隔墙的竖直平面上，体现出较强的隐蔽效果；按照高层结构抗侧移能力的要求，凭借中心的剪力墙，建立抗侧力结构体系，达到设计结构的刚度值大小与强度高低的标准。

三、短肢剪力墙结构在高层建筑结构设计中要注意哪些内容

（一）设计短肢剪力墙结构时应注意的问题

在规划高层建筑结构设计时，最好不要全体都设计成短肢剪力墙结构。要求做到以下方面：一是如果需要应用多面短肢剪力墙，就应该设立筒体与短肢剪力墙有机结合的体系，用以抵抗水平作用力；二是当高层建筑机构设计时，遇到较短的剪力墙的情况，应合理调节其最大适用高度，使其能够满足建筑设计使用的标准；三是在规划建筑结构9度抗震设计方案的时候，其A级高度高层建筑和B级高度高层建筑，不宜选取较多短肢剪力墙结构。

（二）安放剪力墙洞口

首先要确定剪力墙洞口具体地点，根据建筑施工规定内容来进行开洞，确保应力的分布规律，建立明显的墙肢以及柱梁，保持洞口设施与墙体刚度的一致性。其次在设置洞口时，要严加注意，不要让洞口的错开距离过小或者出现重合，引起墙体的不规则和出现结构的薄弱环节。最后应该选取科学有效的措施来对剪力墙洞口布局是否合理进行真实的评价，选取一些模型进行简化运算，全面分析研究结果，对一些不足要采取有效的应对措施进行修补，最终进行核查，使设计的剪力墙能够满足高层建筑结构设计的相关需求。

（三）强化抗震薄弱环节

为有效解决短肢剪力墙结构抗震能力不强的劣势，结构工程师在规划高层建筑结构方案的同时，要重点提高结构抗震能力，使其达到国家建筑使用规定的防震标准。这就要求结构工程师做到以下方面的内容：第一，与各个剪力墙相连接的柱梁应该设立在墙肢的竖直平面上，最好墙体两端伸长方向上都有柱梁连接，并要装设相应的翼缘，在设计图不要产生“一”字形的短肢剪力墙结构体系；第二，选取强墙柱弱连梁体系设计方式能够有效改善结构抗震能力弱的问题；第三，短肢剪力墙整体布局效果应该与结构整体协调一致，各个结构之间保持受力的相对平衡，短肢剪力墙与整体结构在刚度值大小方面差值不宜过大。竖向设立墙体时，使得墙肢与墙肢之间在空间整体上排列齐整，尽量不要出现洞口错位的问题，形成抗侧力结构模型来抵抗地震时产生的水平作用力；第四，添加合适数目的长墙，依靠电梯、楼梯组成大型筒体，建立多道抗震体系，来提高高层建筑结构的整体刚度大小，即使在出现较大冲击力的时候，其结构也不会产生较大的变形；第五，应该强化墙体周围墙肢厚度和增加结构中钢筋数目，降低轴压比例，来减缓水平受力的情况，避免底部周围的小墙肢受力过大而引起的墙肢开裂的现象，从而增强了结构整体的抗震能力。

四、怎样加强短肢剪力墙结构的薄弱环节

首先，在对高层建筑结构进行抗震能力加强时，要保证剪力墙和筒体受到的第一振型底部地震倾覆力矩不低于结构总底部地震,倾覆力矩的1/2，短肢剪力墙的抗震等级应该比国家建筑使用规定的要求基础上高出一个等级，可以有效增加整体结构的延伸性。

其次，如果把建筑结构具备抗震等级设定为一、二、三级，那么对应的每层短肢剪力墙受重力影响下出现的轴力设计值的轴压比分别应小于0．5、0．6和0．7。在遇到“一”字形短肢剪力墙体系的时候，因其并没有设置翼缘或者是端桩，轴压比例要适当减少0．1。

再次，充分调节好墙体底部设施和各层剪力墙剪力值的大小，尽可能地不过早剪坏墙肢，因此对于抗震设计结构或者是非抗震型设计结构来说，短肢剪力墙所规定使用的最小厚度均是200mm。

还有，在选择短肢剪力墙结构的薄弱环节的时候，墙体的顶部以、电梯室、楼梯间等部位刚度较高，不用在强化，而对高层建筑结构中产生塑性铰的构件要全面强化，来增强墙体的延伸性能以及抗剪损毁能力。

最后，为确保所设计的高层建筑结构具有良好的安全可靠性能，就应合理加大墙体的强化面积。对短肢剪力墙结构规划时，严格按照其肢长、比例、加强部位等标准，增加其抗震能力。

五、结论

基于以上论述，在高层建筑结构设计时，采用短肢剪力墙结构能够获得良好的设计效果。作为一种新型建筑结构，短肢剪力墙具有很多的优势，但是抗震能力较弱是其主要劣势，因此在实际应用中，结构工程师应该扬长避短，加强其薄弱环节，提高其抗震能力，体现其结构体系的强大优势，为高层建筑结构设计方面作出应用的贡献。

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