浅论房屋建筑短肢剪力墙结构设计

【摘 要】本文作者作者探讨了房屋建筑工程中的短肢剪力墙的问题以及应用注意事项，介绍了短肢剪力墙的结构布置及其特点。

【关键词】房屋建筑；短肢剪力墙；结构设计

随着我国城市化发展进程的加快，城市中高层、小高层住宅数量也随之增加。而短肢剪力墙结构属于一种安全度相对较高的墙体结构，并且这一结构的施工费用相对其他结构较低，同时具有较为灵活的空间布置条件，在小高层住宅建筑中的应用日益广泛。短肢剪力墙是指墙肢截面高度和厚度的比值为5-8的剪力墙，高层建筑的结构不应该全部采用短肢剪力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙应用数量较多时，应该布置筒体，所形成的短肢剪力墙与筒体也就是一般剪力墙共同抵抗水平力剪力墙结构。本文对房屋建筑工程中的短肢剪力墙结构设计进行问题探讨。

1、房屋建筑工程中的短肢剪力墙的问题以及应用注意事项

1.1 数量规定上，出于房屋结构的抗压力的空间布局，在短肢剪力墙的数量设计上不要太少，不宜过短。较多的采用短肢剪力墙会导致在房屋结构设计上高度偏低，目的是增强其抗震能力；

1.2 对于短肢剪力的抗震设计体系，特别是抗震较薄弱的地方，需要缩减墙肢轴压比；增加纵筋，箍筋间的配筋率，减少因地震的剧烈运动导致的房屋方向扭转，使原本的墙体出现开裂；

1.3 短肢剪力墙的大面积布置。在整个房屋空间设计上，短肢剪力墙的位置在中间位置及其周围，并且会连续分布，短肢剪力墙是整个建筑的主要载荷接受物，这样集中在一个结构上会出现很多的问题，包括：如果出现剪力墙的核心部分在大幅度的震动下出现以后，相继会有很多的伴随性问题，弱小的短肢剪力墙在延性以及抵抗水平的能力都不够充足，也许会随着振动被破坏。其次的问题，短肢剪力墙在大幅度的震动影响下会从弹塑性变形逐渐转化成能力大幅度减弱，由于本身承受力就不够，再加上外力的压迫，致使短肢剪力墙无法承受超负荷的作用力，导致之后发生一系列的破坏现象；

1.4 “一“字形的短肢剪力墙数量较多。在实际房屋建设中，“一”字形的短肢剪力墙数量较多，随处就可以看见。“一”字形的短肢剪力墙的位置是在楼面的梁端部位，以及长短跨中间部分的短肢剪力墙，经过检测报告得出结论，墙体平面外的刚度性，承载力对工程计算设计上的影响力很大。如果对刚度性，承载力的计算存在误差，会形成整个工程的安全隐患。把“一”字形的短肢剪力墙改良的最好方法是增加翼缘的剪力墙，更改“一”字形的结构，变成L或者是T形短肢剪力墙，充分利用翼缘的剪力墙的作用力，抵抗平面外的弯矩和变形，改善“一”字形结构剪力墙的受力情况；

1.5 房屋建筑底部因楼层的层数增加引起的问题。房屋建筑工程当中，常常会遇到结构的功能把建筑的底部楼层数增加高于标准设计要求，这样会造成短肢剪力墙的厚度加大，建筑技术人员为了保障建筑的稳定性以及承受能力，会严格计算。上部楼层和下部楼层也是有结构区分的，如果上部楼层是短肢剪力墙的结构而下部则是加厚的墙体（但是仍然属于短肢剪力墙）结构时，是没有任何问题的；但是上下部分反过来就会有所不同，存在了结构方面的争议。解决方案是，上部楼层的结构按照剪力墙的结构进行预算和实体计算，下部楼层则按照短肢剪力墙计算和结构设计，房屋的大高度也是随着短肢剪力墙的高度变化；

1.6 根据我国的工程经验得知，在设计房屋建筑过程中，不应该全部采用短肢剪力墙，而短肢剪力墙在大多数情况下，是被布置成筒体的，把筒体和剪力墙相结合，共同形成墙体结构的作用力。当建筑当中有少数的短肢剪力墙时，所承担的作用力较少，即使受到外界的冲击，也不会影响到建筑的大体结构，更不会使建筑楼板垮塌。

2、短肢剪力墙的结构布置及其特点

2.1 对于房屋的结合窗之间的墙体以及四个墙角的布置是不同的，在结构处理上要做到均匀，对齐，中心稳定，目的是减少墙体的扭转，剪力墙正好解决了这一问题。在空间结构设计上，要遵循以下几条原则：（1）在连梁的剪切破坏比弯曲破坏提前发生时，为了避免这种情况的发生，应该在设计上达到强弱弯的规定要求；（2）根据“强柱弱梁”的延性的框架空间设计结构原则上，首先要先把剪力墙设计成“强墙肢弱的连梁”延性结构；

2.2 房屋建设中连梁刚度性的增大，结构震动幅度也会相应增大，墙肢和连梁的内里都会变大，因此，纵筋，箍筋间的配筋率会人为的加大，但是相反的是，工程的成本支出也会随之增长，严重的话会导致因构件的超筋施工进程减慢甚至无法施工。对此，针对房屋的结构设计方面，应该采用弱连梁，搭配着短肢剪力墙建筑；

2.3 短肢剪力墙的构造方式。短肢剪力墙的设计和构造方式应该遵循《建筑抗震设计规范》中相关规定，剪力墙的设计原则等，通过墙体的正截面的偏心受压，偏心的受拉计算，以最小的配筋率来确定墙肢端部的钢筋受力情况，也就是说，约束边缘的构件组成部分的纵筋，计算出墙肢的腹板水平下的钢筋分布；

2.4 短肢剪力墙的高和宽尺寸比较大但是厚度却相对较小，几何特征像板，力墙的受力形态接近于墙柱，而力墙与墙柱的主要区别是其长度和厚度的比值，当比值小于或者等于4时，要按墙柱设计；当墙肢长和肢宽之比略大于4或者略小于4时，这种空间结构被称作异形柱，需要按双向受压构件设计。除此之外，剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性，能量耗散和控制结构裂而不倒的要求，也就是说墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此，注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型；

2.5 房屋建设中的剪力墙的最大适用高度应该比一般的剪力墙结构规定值要人为的适当降低，并且不应该大于100m（7度抗震）与60m（8度抗震），短肢剪力墙所承受的第一振型底部的地震倾覆力矩不应该大于总力矩的一半。还有，短肢剪力墙面的内边长应该小于300毫米的洞口要按要求预留。

3、短肢剪力墙结构设计的案例

某商住楼工程项目，主体地上共19层，低下共2层，建筑底部有很大的空间要求，是用来框支的剪力墙结构的设计，以梁式筏板为基础。

结构设计：1）规范上要求转换层上下层的刚度性比值尽量相近；2）在进行抗震设计时，计算值应该小于2。并且在设计时，增加装换层的以下层的剪力墙数量，以及减少转换层以上的剪力墙数量来达到减少上部抗侧刚度，这是减少剪力墙的面积的有效方法；3）根据房屋建筑的平面设计，有效利用间隔墙的位置来布置竖向构件，对于剪力墙，数量依据实际情况而定，剪力墙是否为短肢长肢都可以，从而把轻质结构填充到建筑里，使房屋的总重量大幅度减轻，同时也可以降低建筑结构的刚度性，从而使地震的冲击作用减小，对基础设计形成有力的影响，也减少了房屋的成本支出，加快工程进度等很多优势。

4、结束语

近几年来，房屋建设受到利用面积和成本造价的影响，大多数建造者以及相关的设计人员会采用高层建筑，并且使用高强度的钢筋混凝土，作为高层建筑的结构支架。但是根据实践总结出由于房梁，房柱使运用面积减少。短肢剪力墙则解决了这一问题，放宽了房间的空间布置，增强了房屋的使用性能，并且这种设计方式满足了消费者的需求。

参考文献：

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[3]佟盛勋.浅议短肢剪力墙结构[J].科技传播.2011，（13）.

[4]鲍士超，黄慎江.短肢剪力墙结构的抗震性能比较与研究[J].安徽建筑工业学院学报（自然科学版）.2010，（05）.

[5]郑少钦.短肢剪力墙结构设计的应用分析[J].科技资讯.2008，（23）.

作者简介：

张一峰，内蒙古人，就职于巴彦淖尔市临河天成建筑设计有限公司，助理工程师，研究方向为结构设计。

申世杰 ，内蒙古人，就职于巴彦淖尔市临河天成建筑设计有限公司，助理工程师，研究方向为结构设计。