高層居民建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

鄒玲芬

[摘要]隨著我國的建筑技術(shù)的發(fā)展，高層居民建筑也成為了建設(shè)的主流。但我國關(guān)于高層居民建筑的墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計卻不能有效滿足市場的需求。本文以短肢結(jié)構(gòu)墻為視角，通過對其性質(zhì)，設(shè)計要點的分析，綜合闡述其設(shè)計方法，以期為我國的短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計做出理論上的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]短肢結(jié)構(gòu)墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；高層建筑

為了滿足民眾日益增長的居民建筑需求，建筑設(shè)計師設(shè)計出了短肢結(jié)構(gòu)墻。這種墻體設(shè)計不僅能保障建筑物的強度與位移，合理規(guī)劃建筑物的空間，還能對建筑的安全提供一定保障。隨著短肢結(jié)構(gòu)墻在實踐中的廣泛應(yīng)用，高層居民建筑的質(zhì)量、空間、結(jié)構(gòu)都有了很大的提升。但短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計工藝基表復(fù)雜，對于技術(shù)的要求也較高，本文選取三個角度，分別對短肢結(jié)構(gòu)墻的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計要點以及設(shè)計方法進(jìn)行了分析，以期能將短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計清晰地呈現(xiàn)出來。

1、短肢結(jié)構(gòu)墻的性質(zhì)分析

所謂的短肢結(jié)構(gòu)墻是指：“墻體截面的高度和厚度比在5-8這一區(qū)間的結(jié)構(gòu)墻?！睂⒍讨Y(jié)構(gòu)墻的設(shè)計廣泛應(yīng)用于高層居民建筑中能夠起合理劃分建筑空間、保障建筑安全等作用。但在高層居民建筑中不能全部采用短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計，同時要注意的是：在采用較多的短肢結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，要同時設(shè)計一定數(shù)量的普通結(jié)構(gòu)墻（簡體），與短接結(jié)構(gòu)墻共同作用，抵抗水平力。

在設(shè)計短肢結(jié)構(gòu)墻時，應(yīng)注意其抗震效果的設(shè)計，主要包括三個方面：第一：注意短肢結(jié)構(gòu)墻墻體底部承受“第一振型”地震傾覆力的能力，要在設(shè)計時保證短肢結(jié)構(gòu)墻的承受力不超過其結(jié)構(gòu)總底部的1/2；第二：注意短肢結(jié)構(gòu)墻墻體底部承受“第一振型”地震傾覆力的能力的下限。由于短肢結(jié)構(gòu)墻的特殊性，使其不適用與建筑物底部“地震傾覆力矩”的判斷標(biāo)準(zhǔn)，因而在設(shè)計過程中要注意短肢結(jié)構(gòu)墻的底部承受地震傾覆率的下限。在短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計占總結(jié)構(gòu)墻設(shè)計的比率較少時，對短肢結(jié)構(gòu)墻的承受力設(shè)計應(yīng)為總結(jié)構(gòu)墻底部承受地震傾覆力矩的1/6-2/5；第三：對于短肢結(jié)構(gòu)墻墻體底部承受力的下限設(shè)計還需結(jié)合建筑物的具體情況進(jìn)行判斷。在短接結(jié)構(gòu)墻設(shè)計占總結(jié)構(gòu)墻設(shè)計的比率較小，即只有個別短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)依據(jù)結(jié)構(gòu)墻的地震傾覆力矩來進(jìn)行設(shè)計。

2、短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計要點

在多高層居民建筑進(jìn)行短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計時，建筑設(shè)計師要遵循科學(xué)、合理的設(shè)計原則，秉持者嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計理念，嚴(yán)格遵守建筑工程施工的相關(guān)規(guī)章制度的前提下，充分利用科學(xué)的技術(shù)手段對建筑物的短接結(jié)構(gòu)墻進(jìn)行設(shè)計。在進(jìn)行高層居民建筑的短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計的時要注意把握：嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比；加強短肢結(jié)構(gòu)墻的抗震設(shè)計、準(zhǔn)確判斷短肢結(jié)構(gòu)墻的“內(nèi)梁”屬性這三個方面的設(shè)計要點。

2.1嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比

為了保障短肢結(jié)構(gòu)墻的延性，應(yīng)嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比。在目前我國的短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計中，墻體在不同的情況下會承受不同的負(fù)荷壓力，導(dǎo)致墻體被壓彎。當(dāng)負(fù)荷的軸壓比偏小時，會導(dǎo)致短肢結(jié)構(gòu)墻的延性下降；而當(dāng)負(fù)荷的軸壓比偏大時，會導(dǎo)致短肢結(jié)構(gòu)墻墻體混凝土承受的應(yīng)力增大，當(dāng)混凝土無法承受高強度的應(yīng)力時，短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)承受力就會下降，有可能導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)，危及墻體的安全。具體的軸壓比數(shù)值如圖（2-1）所示。因此，對于短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計，一定要注意嚴(yán)格地控制軸壓比。

2.2加強短肢結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

高層居民建筑中的墻體結(jié)構(gòu)中，邊緣處的短肢結(jié)構(gòu)墻與角點處的短肢結(jié)構(gòu)墻的抗?fàn)幠芰^差。而這個位置的短肢結(jié)構(gòu)墻對于其他結(jié)構(gòu)墻的影響較大，若其在地震中遭到破壞而改變了墻體原有的形態(tài)，會導(dǎo)致墻體裂縫的情況發(fā)生，而隨著墻體裂縫的加大，整個建筑的都會受到影響。因此在進(jìn)行高層居民建筑的短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計時，要注意加強短肢結(jié)構(gòu)墻的抗震設(shè)計，可以采用降低短肢結(jié)構(gòu)墻軸壓比的方式來降低短肢結(jié)構(gòu)墻的角點與邊緣處承受的壓力。通過加大箍筋的配比率的方式來降低墻體承受壓力，從而提高墻體的抗震能力。

2.3準(zhǔn)確判斷短肢結(jié)構(gòu)墻的“內(nèi)梁”屬性

在對短肢結(jié)構(gòu)墻進(jìn)行墻梁設(shè)計時，要注意對“連梁剛度”的把握，連梁剛度的合理設(shè)計能夠保證建筑結(jié)構(gòu)中的整體“抗側(cè)移剛度”，進(jìn)而保證建筑物的結(jié)構(gòu)墻體的抗?fàn)幠芰?。在對短肢結(jié)構(gòu)墻的墻梁進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)依據(jù)“跨高”比例的不同做出不同的判斷，當(dāng)“跨高”比率超過5時，應(yīng)采用“框架梁”的方式對短肢結(jié)構(gòu)墻的墻體進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)“跨高”比率不足5時，應(yīng)采用“連梁”的方式對短肢結(jié)構(gòu)墻的墻體進(jìn)行設(shè)計。同時還要注意對墻體的截面，“內(nèi)梁”的配筋做處合理的設(shè)計，才能保證短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計符合“內(nèi)梁”對于結(jié)構(gòu)墻的要求，進(jìn)而保證整個建筑的安全性與穩(wěn)定性。

3、短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對高層居民建筑進(jìn)行短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計的時候，應(yīng)從總體的角度對建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計。對長肢結(jié)構(gòu)墻與短肢結(jié)構(gòu)墻的比例進(jìn)行合理的規(guī)劃與分析。使長肢結(jié)構(gòu)墻與短肢結(jié)構(gòu)墻形成可靠的支撐，加強建筑物整體的穩(wěn)定性。

在進(jìn)行建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計前，應(yīng)對短肢結(jié)構(gòu)墻的變形特征做出分析，通過分析的結(jié)果對短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)做出大體上的判斷。如短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于“異形柱”設(shè)計的話，可以將短肢結(jié)構(gòu)墻的歸納為“框剪結(jié)構(gòu)”。通過標(biāo)準(zhǔn)測量的方法，對短肢結(jié)構(gòu)墻的墻體進(jìn)行計算，以確定其形式與條件。在短肢結(jié)構(gòu)墻與總體結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)形式相符合時可以直接使用普通結(jié)構(gòu)墻的參數(shù)作為短肢結(jié)構(gòu)墻的規(guī)格參數(shù)。

在對建筑物房間進(jìn)行設(shè)置的時候，要充分考慮房間的間隔墻位置。在通常的情況下，會將短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計在建筑房間中與間隔墻交叉的位置，使其與間隔墻形成豎向的構(gòu)建模式。

對于短肢結(jié)構(gòu)墻的數(shù)量設(shè)計，要依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)對于抗側(cè)力的要求。若短肢結(jié)構(gòu)墻的數(shù)量設(shè)置較少，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)置過于柔軟，如果設(shè)置的短肢結(jié)構(gòu)墻過多，會導(dǎo)致建筑物墻體的結(jié)構(gòu)過于剛硬。在對短肢結(jié)構(gòu)墻的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置的時候，要遵循著布置均勻的原則，即保證建筑結(jié)構(gòu)的“質(zhì)心”與“鋼心”的統(tǒng)一，避免因地震等其他強烈沖擊而導(dǎo)致墻體的結(jié)構(gòu)變形的問題。短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)置方案多且具有一定的靈活性。因而對于樓蓋支撐處的處理方法也比較靈活多樣。如在結(jié)構(gòu)設(shè)置不規(guī)則時，導(dǎo)致出現(xiàn)單面墻體水平荷載量過大的問題時，可以采用平衡抗側(cè)剛度的設(shè)計，設(shè)計合理的中心剪力墻，以實現(xiàn)建筑物墻體符合抗側(cè)力的要求。

4、結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)壓力值的選取

判斷結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)壓力值對于短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計有著重要的意義。因而本文歸納了具體的判斷結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)壓力的計算公式：

“F1=0.22yct0Bv1/2；F2=ycH”這里的c的值為：25KN/m3的“混凝土重力密度”，其中β1是外加劑影響對修正系數(shù)的影響，在沒有外加劑值的情況茌β1的數(shù)值為：1.0。而為了增加緩凝效果時，外加劑的數(shù)值應(yīng)當(dāng)選取為：1-2。β2為“混凝土坍落度”對修正系數(shù)所造成的影響的數(shù)值。當(dāng)β2小于或等于30mm時，“混凝土坍落度”為0.85，50mm-90mm。而to是指新澆筑的凝土具體開始凝結(jié)的時間，計算依據(jù)為：“to=200/T+15”。這里的T是指混凝土的溫度。而F1，F(xiàn)2是指所澆筑的混凝土對于模板造成的側(cè)壓力的最大允許數(shù)值。V是指混凝土的澆筑的速率，M的取值應(yīng)為1.0，若在110-150之間，則M的取值應(yīng)為1.15。

這里需要引起注意的是，施工材料對于施工的影響也是巨大的。不能僅僅依靠公式的計算，而忽略了材料在實際施工中多起到的關(guān)鍵作用。

總結(jié)：

在當(dāng)前的階段，建筑設(shè)計師應(yīng)茌設(shè)置中廣泛地采用短期結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計方案，以滿足居民對于現(xiàn)代化高層建筑安全與穩(wěn)定的要求。在進(jìn)行高層居民建筑墻體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要求建筑設(shè)計人員充分利用科學(xué)與信息技術(shù)，做好對短肢結(jié)構(gòu)墻體軸壓比的嚴(yán)格控制，同時要減輕短肢結(jié)構(gòu)墻的抗震能力，準(zhǔn)確按照短肢結(jié)構(gòu)墻的“內(nèi)梁”屬性。在滿足上述要求的同時，設(shè)計師也要緊跟發(fā)展的步伐，了解民眾對于房屋的需求的變化，對建筑設(shè)計做出相應(yīng)的調(diào)整，同時也要深入研究，對短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計技術(shù)進(jìn)行不斷的改革與創(chuàng)新。而最終要實現(xiàn)的目的就是：設(shè)計的建筑物具有安全性與穩(wěn)定性。