淺論高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中短肢剪力墻的運(yùn)用

唐磊

摘要：伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展以及現(xiàn)代建筑理念的深入推廣，我國建筑行業(yè)逐漸迎來了較大的發(fā)展機(jī)遇并得到了全方位的創(chuàng)新發(fā)展，尤其是在城市化建設(shè)進(jìn)程逐步深入的過程中，以短肢剪力墻為主的高層建筑技術(shù)日益得到了廣泛應(yīng)用。其中，基于短肢剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用，不僅能夠使高層建筑擁有很強(qiáng)的防風(fēng)能力，同時(shí)也可于空間隔斷、增加建筑美感等多個(gè)層面發(fā)揮重要作用。對此，我們基于高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的短肢剪力墻應(yīng)用，詳細(xì)分析了短肢剪力墻的設(shè)計(jì)原則和應(yīng)用方法，旨在給予廣大高層建筑設(shè)計(jì)人員可行的幫助和建議，并最終促進(jìn)我國高層建筑設(shè)計(jì)及施工工作的發(fā)展與進(jìn)步，

關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計(jì);短肢剪力墻;設(shè)計(jì)原則;設(shè)計(jì)方法

近年來，基于市場經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)固發(fā)展，人們的生活質(zhì)量和生活水平較以往有了顯著提高，在此背景下，人們對于高層建筑的設(shè)計(jì)要求也到了新的高度。其中，對于現(xiàn)代高層建筑來說，其主要以追求抗震性能和防風(fēng)性能為主要發(fā)展方向，因此，通常情況下于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用短肢剪力墻是大多數(shù)高層建筑設(shè)計(jì)人員的共同選擇。而所謂短肢剪力墻，其實(shí)質(zhì)上為具有較大開口的剪力墻，一般具有承載力高、施工簡便等優(yōu)勢，因此已經(jīng)得到了整個(gè)建筑行業(yè)的重視。由此可見，對高層建筑設(shè)計(jì)中的短肢剪力墻應(yīng)用進(jìn)行分析，既符合高層建筑設(shè)計(jì)事業(yè)的發(fā)展需求，也滿足現(xiàn)代建筑理念的具體要求，值得我們給予足夠重視。

一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系概述

從目前來看，短肢剪力墻實(shí)則是一種依托于平面住宅特性、借助豎向分隔墻承載豎向荷載的墻體結(jié)構(gòu)，能夠于改善墻體承載力和優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)等層面發(fā)揮較大作用。同時(shí)，目前現(xiàn)行的短肢剪力墻普遍采用L形或T形布置形式，但具體墻體分割形式需要由建筑結(jié)構(gòu)來決定，且需要依賴核心筒體來形成完整的建筑結(jié)構(gòu)。

二、 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

（一）符合主流高層建筑結(jié)構(gòu)要求

從根本上來講，對高層建筑墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化需要確保梁柱與墻面保持豎向一致，而對于傳統(tǒng)框架建筑結(jié)構(gòu)來說，其由于未能夠?qū)崿F(xiàn)梁柱與墻體的交互連接，因此極易出現(xiàn)梁柱超出墻面問題，并影響建筑結(jié)構(gòu)的整體美觀性。對此，短肢剪力墻基于其與填充墻一致的厚度，不僅可以有效規(guī)避墻體不美觀問題，同時(shí)也避免了在處理墻體、梁柱連接部位層面上的冗余工作，有助于減少不必要施工作業(yè)。此外，短肢剪力墻所用材料雖較為輕便，但卻能發(fā)揮較大承載效果，而這正好符合當(dāng)前國內(nèi)的主流高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展要求。

（二）安裝過程較為靈活

在以往剪力墻結(jié)構(gòu)安裝過程中不難發(fā)現(xiàn)，由于墻肢截面普遍較大，不僅容易出現(xiàn)梁柱超出墻面問題，影響室內(nèi)美觀，同時(shí)還會(huì)浪費(fèi)一定的建筑空間，與現(xiàn)代建筑理念相悖。而基于短肢剪力墻的應(yīng)用，能夠依托于可長可短的短肢剪力墻墻肢有效規(guī)避剪力墻的不美觀問題，同時(shí)也能充分優(yōu)化整體建筑結(jié)構(gòu)，于降低配筋浪費(fèi)和減少主體造價(jià)成本等諸多層面發(fā)揮一定作用，有助于減少高層建筑施工成本，并幫助建筑企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

三、 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

（一） 穩(wěn)定性

誠然，短肢剪力墻的應(yīng)用能夠于降低成本、提高施工靈活性等層面發(fā)揮較大價(jià)值，但是，從目前國內(nèi)短肢剪力墻研究現(xiàn)狀來看，想要于高層建筑整體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用短肢剪力墻還不現(xiàn)實(shí)，尤其是針對電梯間等特殊結(jié)構(gòu)，僅憑短肢剪力墻并不足以保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，在實(shí)際應(yīng)用短肢剪力墻時(shí)，應(yīng)考慮短肢剪力墻與普通剪力墻的融合應(yīng)用，在確保建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的前提下發(fā)揮短肢剪力墻的最大應(yīng)用價(jià)值。

（二）靈活性

對于短肢剪力墻來說，靈活可變是其最大的應(yīng)用優(yōu)勢，因此在實(shí)際運(yùn)用短肢剪力墻過程中，也應(yīng)秉承靈活性原則，合理選擇短肢剪力墻的大小、數(shù)量及位置，對此，建筑設(shè)計(jì)人員需依托于現(xiàn)場情況制定更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)方案，盡量對不同規(guī)格的短肢剪力墻進(jìn)行精準(zhǔn)性定位，最終在發(fā)揮短肢剪力墻多樣化應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)避免盲目施工所致的材料浪費(fèi)問題。此外，在實(shí)際施工過程中，也應(yīng)實(shí)時(shí)針對實(shí)際問題就施工計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，借助施工方案的科學(xué)優(yōu)化保障施工工作的科學(xué)完成。

（三）應(yīng)用性

從目前來看，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用短肢剪力墻已經(jīng)成為大勢所趨，但是，所謂應(yīng)用并不是盲目應(yīng)用，而是應(yīng)盡量根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。例如，針對間隔墻，可于其豎直平面內(nèi)借助柱梁布置來保障結(jié)構(gòu)連接的穩(wěn)定性。

四、 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一） 剪力洞設(shè)計(jì)要點(diǎn)

于剪力洞層面，首先，需嚴(yán)格按照行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行洞口設(shè)計(jì)，其中一般可遵循排狀、列狀分布原則就剪力洞進(jìn)行設(shè)計(jì)，但需注意的是，應(yīng)盡量避免洞口間距設(shè)計(jì)過大所致的短肢剪力墻墻肢剛度過大問題出現(xiàn);其次，在實(shí)際短肢剪力墻設(shè)計(jì)過程中，若需要就錯(cuò)洞剪力墻和錯(cuò)洞墻進(jìn)行疊合，要確保剪力洞洞口保持一致，并盡量減少二者的疊合面積，最終借此防止復(fù)雜洞口結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題出現(xiàn)，同時(shí)，若洞口薄弱部位較多，一般可采用輕質(zhì)材料進(jìn)行填補(bǔ)，或采用補(bǔ)救加強(qiáng)措施進(jìn)行處理，即應(yīng)確保洞口位置的穩(wěn)定，以免影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;最后，在剪力洞施工完畢后，應(yīng)依托于BIM模型和相關(guān)檢驗(yàn)技術(shù)就其進(jìn)行系統(tǒng)審驗(yàn)，其中對于不合格洞口應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)救，如采用輕質(zhì)材料進(jìn)行填充等等。

（二）墻體布置要點(diǎn)

針對短肢剪力墻墻體布置過程，保障豎向荷載力達(dá)標(biāo)是墻體布置的主要原則。首先，應(yīng)盡量將短肢剪力墻的承載力占比控制在整體墻體承載力的30%以內(nèi)，且應(yīng)采用短肢剪力墻與普通剪力墻相交互的方式進(jìn)行具體墻體設(shè)計(jì)，但需注意的是，應(yīng)盡量保持短肢剪力墻與普通剪力墻的對齊、拉直，進(jìn)而形成連續(xù)而完整的抗側(cè)力體系，以免出現(xiàn)墻體結(jié)構(gòu)錯(cuò)位問題;其次，在設(shè)計(jì)墻肢時(shí)，除了厚度不宜過大控制在200到300單位厚度外，還應(yīng)在墻肢肢端設(shè)置一定的暗柱鋼筋用于提高墻體剛度，此外，對于部分高層建筑會(huì)涉及的屋頂小塔樓結(jié)構(gòu)，可采用上下貫通式短肢剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)就上下結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，以免出現(xiàn)豎向結(jié)構(gòu)錯(cuò)位問題。

（三）配筋構(gòu)造要點(diǎn)

于短肢剪力墻配筋構(gòu)造過程，由于短肢剪力墻側(cè)墻剛度稍大于異性框架柱，因此在實(shí)際配筋構(gòu)造過程中，應(yīng)充分加強(qiáng)對于邊緣構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)，借助配筋數(shù)量的最優(yōu)化設(shè)計(jì)保障短肢剪力墻側(cè)墻的穩(wěn)定性。同時(shí)，在振動(dòng)臺(tái)模擬地震試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，建筑平面角點(diǎn)處及邊緣處墻肢是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中薄弱位置，因此，需就該區(qū)域進(jìn)行著重配筋構(gòu)造設(shè)計(jì)，以免在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)下墻體結(jié)構(gòu)發(fā)生“一”字型剪力破壞。

（四）抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對于短肢剪力墻來說，墻肢豎向承載力是確保短肢剪力墻抗震性能的主要前提，因此，需就短肢剪力墻墻肢結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一方面盡可能防止孔口錯(cuò)位問題出現(xiàn)，另一方面依托于梁結(jié)構(gòu)與墻肢的有機(jī)結(jié)合構(gòu)建完成的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)，可采用核心筒設(shè)計(jì)就薄弱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行延長，并借助降低軸壓比方式適當(dāng)增加墻肢厚度，借此同樣可以起到一定的改善短肢剪力墻抗震性能作用。

五、結(jié)語

綜上，本文基于高層建筑設(shè)計(jì)中的短肢剪力墻技術(shù)，詳細(xì)分析了短肢剪力墻技術(shù)的應(yīng)用原則和應(yīng)用優(yōu)勢，同時(shí)也具體指出了短肢剪力墻技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，其中，對于短肢剪力墻在當(dāng)前高層建筑設(shè)計(jì)中的重要應(yīng)用價(jià)值，有關(guān)建筑設(shè)計(jì)人員需進(jìn)一步提高重視，立足于實(shí)際，構(gòu)建更加完整的短肢剪力墻技術(shù)體系，進(jìn)而有效確保短肢剪力墻技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

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