穆震
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摘 要
短肢剪力墙结构型式作为一种较为新型的剪力墙技术是在传统的剪力墙结构设计受到分隔房屋空间的限制以及人们对住房空间需求不断增加的背景下出现的，有着相对标准的规定和独特的优势。本文主要分析了短肢剪力墙在设计中的特征，并针对部分设计要点提出优化的具体对策。
关键词：短肢剪力墙；特征；设计优化
前言
在社会尤其是城市化快速发展的当下，在建筑结构中以往的框架剪力墙技术已经无法适应多样建筑建造的需要，也不能满足居民对高层建筑空间的多样化需求。单一的结构模型有利有弊，这就要求设计师在满足结构安全的前提下，采用更合适的平面布局，充分利用建筑的空间结构。在这种情况下，短肢剪力墙技术在科学技术的进步以及设计人员的不懈努力下逐渐运用到高层建筑中，在一定程度上促进了现代高层建筑结构的发展，但在某些方面还略有不足，因此，有必要在实践中总结经验，完善相关设计。
1、短肢剪力墙之概述
1.1短肢剪力墙的概念
随着建筑业的全面发展，传统的框架结构受到建筑三维空间、外露梁柱的限制，使得建筑的大部分独特需求无法得到满足。在讨论过程中，众多建筑设计师充分考虑传统框架结构的优势，融合众多设计者的督导经验，并结合《高层建筑混凝土结构技术规范》的相关要求，提出不完善了短肢剪力墙的相关概念与标准。就厚度而言，主要参考的是其截面厚度，一般而言强调其厚度应在300mm以下，不同截面高度和厚度比的最大值应在4-8之间。根据力学性能分析，短肢剪力墙的变形能力和承载力较大，不能按照墙架设计的概念进行设计。同时考虑到短肢剪力墙的洞口不是用来安装门窗的，而是作为砌体填充墙，要求洞口尽可能大，不能设计成整体小洞口。
在综合平面设计中，一般可分为十字型、折线型、Z字型、T字型以及L字型等，具体使用那种型式需要根据实际需要进行综合的评估选择。此外，在抗震设计中，一般情况下，第一模态下短肢墙底部的地震倾覆力矩不超过结构底部总地震倾覆力矩的一半，但现实在具体计算中可能有例外，如果短肢剪力墙作为抗侧力构件的倾覆弯矩不小于结构底部总倾覆弯矩的30%，则短肢剪力墙的抗震性能较差，应适当降低建筑高度。
1.2短肢剪力墙的优势
短肢剪力墙结构在小型高层建筑中的应用，可以合理扩大室内空间。在采用短肢剪力墙结构的过程中，利用普通墙体进行切割来减轻对建筑物的荷载，对提高建筑物的抗震性能起着极其重要的作用。短肢剪力墙具有较好的延性，墙肢具有较大的宽度和高度。在建筑的实际使用中，特别是达到一定的抗弯强度后，可以消耗一定的能量，对于建筑稳定性而言有较为明显的优势。短肢剪力墙墙体结构短而灵活，在施工过程中给施工设备带来了很多有效的调整。在设计短肢剪力墙结构时，应根据该建筑结构的实际特点，选择最稳定但经济效益最好的短肢剪力墙数量，并在建模计算时及时调整刚度和强度，必须充分把握抗侧力的要求，同时根据抗侧力合理布置短肢剪力墙结构体系。
2、短肢剪力墙之设计特征
首先，在具体的建筑设计中，由于设计的灵活性大，可以通过多种方式选择和安排不同的短肢剪力墙设计方案。同时，它具有充分利用空间的特点，有助于更好地满足建筑功能的要求，解决平面布局与建筑建设的冲突。设计师可以根据不同的布局满足不同的空间要求，并可以根据不同的方案进一步优化内部空间的布局，并保证竖向承载的完美实现以及良好的支撑楼盖效果。
其次，短肢剪力墙在计算中，会有较大的反弯点，使其类似于异形柱，需要承受较大的剪力和轴力。
因此，在计算中需要考虑不同荷载下的极限情况，如偏心受压、偏心受拉、斜截面剪切、轴压等不同应力模式下的验算。当对这种短肢剪力墙施加集中力时，也要进行局部受压验算，使短肢剪力墙通过一系列结构要求满足抗震承载力要求。计算中还应考虑材料本身的重量。短肢剪力墙可以使用重量相对较轻的建筑材料，在设计计算中确保其承载力满足要求后，应尽可能减少材料的使用，以获得最大的经济效益。
最后，短肢剪力墙的使用可以在一定程度上减少剪力墙的整体使用数量，但短肢剪力墙过多会对抗震产生不利影响，也要避免在结构两端或外缘设置剪力墙。在抗震验算中，地震的扭转效应会使短肢剪力墙的翘曲变形更加突出，它会对结构造成危险的破坏，因此可以采用有效的结构设计来加固局部区域，提高其抗震性能。
3、短肢剪力墙设计优化的具体措施
3.1．注重相关的设计原则
首先，在整体结构设计中，要注意其灵活性和可调性，采用简单的方式处理楼板支撑。其次，短肢剪力墙的设计应统一，以保证建筑对象刚度和强度的一致性，减少地震时建筑对象的扭转变形。为减少空间与建筑对象功能的矛盾，在空间隔墙的相交处设置竖向构件和隔墙，同时科学合理地控制外墙肢的数量。再次，厚度要合理控制，不能盲目加厚，以满足整个建筑的强度和刚度要求，减少墙肢超过隔墙表面厚度的问题。最后，如果小型高层建筑形状不规则或水平荷载力比较大，在布置短肢剪力墙时，需要在平面的各个边缘位置和各个转角位置加强结构的整体性，以满足结构的平面刚度要求。
3.2 科学的计算
在短肢剪力墙的设计中，经常涉及到一系列的计算，包括正截面的极限承载力和连梁斜截面的极限承载力。目前计算正截面极限承载力的主要方法是全过程分析法。同时短肢剪力墙连梁正截面的配筋应按矩形截面构件计算，主要以梁的下部配筋和上部配筋为较大值，然后按对称配筋放置在梁截面的下部和上部，再按斜截面的抗剪极限承载力计算箍筋，沿连梁全跨密集设置。此外，在抗震设计连梁结构时，需要对弯矩进行塑性调整。降低部分连梁的上弯矩设计值后，需要及时提高连梁的下弯矩设计值。除计算外，还需要选择合适的型式方案。在暗柱的设计中，可采用两种方式:将暗柱设置到末端或在腹部均匀补强补强。此外，当短肢剪力墙肢长较长时，应合理设置剪力墙竖向和水平分布筋。需要注意的是，异形柱的加固方法类似于腹部均匀加固，所以可以将腹部加固面积设为垂直分布加固，然后将计算出的隐蔽柱加固面积放在末端。
3.3 合理进行抗震设计
具体来说，可以采取一系列措施降低其抗剪强度。首先，为了将上部梁不同方向连接起来，需要在竖向和水平方向上有效地设计短肢剪力墙支腿，并进行整体规划，从而保证翼缘方向的一致性，同时避免完全一字结构的出现。在具体布局上注意设计的对称性，并缩小各墙轴线之间的应力间隙。在竖向短肢剪力墙设计中，应对上下建筑墙体进行准确的测量，尤其要保证上下建筑的一致性，防止孔口错位。同时，尽量采用支撑束，翼缘应避免与短肢剪力墙同向。其次，剪力墙不同侧的受力是不同的，侧向底部容易因强扭转和竖向荷载而出现裂缝，需要减少轴压比或增加配筋量。此外，由于短肢剪力墙的抗侧力相对较弱，可以通过电梯等方式增加短肢剪力墙的长度，以提高抗冲击性。同时，可以通过降低轴压比来保证墙肢或钢筋的厚度。
3.4 根据需要合理选择
设计小型高层建筑时，应充分考虑短肢剪力墙的特点，在设计过程中，设计人员应根据不同的方案对墙体进行布置和调整。值得注意的是短肢剪力墙结构并不能适用于所有的小高层建筑，所以在设计过程中要保证传统剪力墙和短肢剪力墙的匹配设计。在混凝土短肢剪力墙的设计中，短肢剪力墙数量的减少会影响建筑结构的抗震性能，因此需要根据实际情况选择混凝土墙的数量。就施工位置而言，短肢剪力墙应尽量不设置在建筑平面的两端和外缘。
参考文献
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