高層建築論文

摘要：短肢剪力牆結構是比較特殊的剪力牆結構，其具有造價低、抗震強、空間廣等優點，能夠滿足建築物的觀賞性要求，因而在高層建築中得到廣泛應用。文章分析了高層建築結構中應用短肢剪力牆結構的優點，闡述了短肢剪力牆結構的設計原則，提出了短肢剪力牆結構設計中應注意的問題，並探討了高層建築短肢剪力牆結構的加強措施。

關鍵詞：高層建築；短肢剪力牆；結構設計；建築結構；建築物

近年來，隨着人們生活水平的提升，對住宅條件有了越來越高的要求，以往傳統的普通框架結構因影響到住宅美觀而越來越不被人們所接受，尤其是傳統的普通剪力牆結構因嚴格限定與分隔房屋空間，難以滿足人們對住宅空間的要求，因此產生了短肢剪力牆結構這一種新的結構型式。這一結構型式克服了傳統普通剪力結構與框架結構存在的不足，並能降低基礎及上部結構的造價，因此得到建築商、住户的廣泛喜愛，近年來在高層建築結構中逐漸被推廣使用。

1高層建築結構中應用短肢剪力牆結構的優點

短肢剪力牆結構即肢剪力牆較多的剪力牆結構，其主要通過連續樑使一些獨立的鋼筋混凝土牆段接連，但短肢剪力牆界面厚度要求不超過300mm，同時其高度應是厚度的4～8倍，長跨比為4～8，短肢牆總地震傾覆力矩大於30%，但不得超過50%。在高層建築結構中短肢剪力牆結構的優點主要體現在以下兩個方面：

1.1可根據施工情況進行控制

在高層建築施工過程中往往存在着較多的不定性因素，但短肢剪力牆易於控制，制定短肢剪牆的尺寸、位置及數量可根據施工的實際情況來定。因短肢剪力牆可根據施工方案的變化進行調整，不會對建築工程施工造成任何影響，從而能夠保障施工的質量。

1.2可滿足不同的建築結構設計要求

短肢剪力牆可通過控制其自身數量和調整自身強度滿足施工要求，同時短肢剪力牆也可隱蔽設連接的支撐柱樑。針對一些高層建築結構，在創建整體的構造體系時可採取中心剪力牆，從而確保整個建築物的強度與剛度值都符合國家規定的相關要求。若高層建築的豎向結構設置較多變，為滿足建築物的使用性能可建設間隔牆。因短肢剪力牆應用較廣泛，可根據不同的建築結構設計特性滿足不同情況下的需求，有利於簡化高層建築的結構設計。

2短肢剪力牆結構的設計原則

（1）短肢剪力牆佈置應儘可能均勻，以確保建築物的剛度和質心一致，可防止高層建築在發生地震時出現扭轉；

（2）在結構佈置上具有較大的可調整性、靈活性，且具有較多的可選擇方案，樓蓋的支承易處理；

（3）通常在房間間隔牆的交接處佈置短肢剪力牆，佈置豎向構件不會與建築使用功能相矛盾，其主要利用的是間隔牆位置。牆肢的數量不可過多或過少，一般根據具體的抗側力決定，避免結構過柔或過剛；

（4）牆肢不宜過厚，以防止牆肢凸出各間隔牆表面，同時為滿足高層建築剛度和強度的要求，應利用中心剪力牆形成主要的抗側力構件；

（5）當建築物造型不規則或水平荷載較大時，應將短肢剪力牆佈置在平面各邊緣處及各角點以加強結構的整體性和滿足結構平面剛度的要求。

3高層建築短肢剪力牆結構設計中應注意的問題

3.1不適合所有高層建築結構

短肢剪力牆結構體系並不適合所有的高層建築結構，若設計的短肢剪力牆比較多，則需要設置一個一般剪力牆，其可以與短肢剪力牆有共同抵抗水平的剪力牆結構。如果建築設計中剪力牆結構中的短肢剪力牆比較短時，剪力牆的適用高度應達到規範中剪力牆結構規定值略低即可，若建築設計為抗震7級則其高度應在100m以內，抗震設計為8度時應低於60m。此外，對於設計抗震標準9級的A級、B級高層建築，應最大程度減少短肢剪力牆的結構設計。

3.2剪力牆洞的佈置

在剪力牆洞口設計時，筆者認為應注意以下三點：

（1）剪力牆洞口設計的位置應嚴格參照標準執行，洞口設計呈排或者成列狀，這樣確保應力有規則分佈，且確保牆肢、連樑明確，從而避免剪力牆的牆肢剛度與洞口設計相距過大；

（2）若在設計時需要佈置一個疊合錯洞牆、錯洞剪力牆，其洞口疊合或錯開距離小，導致出現不規則牆肢，且應力及構造分佈較複雜，洞口之間易存在薄弱部位，因此應避免在洞口設置剪力牆。若為工程需要，則應用輕質材料將疊合洞口填補或對洞口周邊採取加強措施，這樣可以讓洞口剪力牆相對比較規則；

（3）在設計洞口時，筆者建議採取準確的分析方法並運用多種模型，以此對大量不規則洞口進行簡化處理，必要是可進行校核或者重新分析計算。

3.3加強抗震薄弱環節

在短肢剪力牆結構佈置時應加強抗震薄弱環節。具體措施如下：

（1）儘可能在牆肢的豎向平面內佈置連樑，且每道短肢剪力牆宜與兩個方向的樑連接。在兩個方向上應有短肢剪力牆連接，且將翼緣也設置在另一方向上，儘可能避免出現“一字形”短肢剪力牆；

（2）均勻佈置短肢剪力牆，均勻分佈各牆肢，牆的軸嚮應力不能有太大的差別，並讓建築的形心與結構強度中心能夠保持一致。在設計豎向短肢剪力牆時為了預防孔口出現錯位現象，應上下對齊建築的牆肢，這樣可以與連樑結構形成一個抗側力體系，從而提升短肢剪力牆的抗震性能；

（3）可採用強牆柱弱連樑體系設計短肢剪力牆結構；

（4）由於短肢剪力牆的結構抗側力剛度相對來説比較較小，此時可藉助電梯或者樓體等核心筒或者增加自身長度，以此來達到良好的.抗震效果，進一步增強建築結構的剛性，防止建築結構因地震受到強烈的衝擊而出現變形；

（5）底部外圍小牆肢在水平力的作用下會承受較大的扭轉剪力和豎向荷載，造成牆肢開裂，對此可以通過減小軸壓比，加大配筋量和外周邊牆肢厚度等措施，使高層建築抗震性能提高。

4高層建築短肢剪力牆結構的加強措施

針對短肢剪力牆設計中的薄弱部位應採取加強措施，具體如下：

（1）在抗震設計過程中，與建築結構總底部地震傾覆力矩相比，筒體和剪力牆承受的第一振型底部地震傾覆力矩應至少大於一半以上；

（2）底部加強部位及其他各層都應對短肢剪力牆的剪力設計值進行調整，無論是非抗震還是抗震設計，要求短肢剪力牆截面最小厚度應不低於200mm，以防止短肢剪力牆過早剪壞；

（3）為使短肢剪力牆的延性得到改善，抗震等級為一級時，在重力荷載代表值作用下各層短肢剪力牆產生的軸力設計值的軸壓不超過0.5。抗震等級為二級時，各層短肢剪力牆產生的軸力設計值的軸壓不超過0.6。抗震等級為三級時，各層短肢剪力牆產生的軸力設計值的軸壓不超過0.7。針對一字形短肢剪力牆，特別是端柱或無翼緣，因延性較差，應將軸壓比限值降低0.1；

（4）剪力牆的加強部位確定後，加強部位不宜選擇樓電梯間牆、剪力牆頂層，而應該選擇在整個建築抗震結構中的塑性鉸位置。為了能夠進一步增加剪力牆的延性且提升抗剪切破壞能力，筆者認為應切實加強塑性鉸部位；

（5）必要時可進一步擴大剪力牆的加強部位範圍，一般情況下剪力牆的高度應在150m以上，加強部位高度以達到牆肢總高度的1/10左右為宜，合理控制剪力牆加強區域高度。除此之外，設計短肢剪力牆時應重視牆體的肢長、構造、比例和加強位置，按照相關要求進行設計才能使其抗震性能得到切實提高。

5結語

總之，在現代建築結構設計中，短肢剪力牆作為一種新型建築結構體系，應受到建築設計者的高度重視，且具有較好的應用前景。雖然短肢剪力牆結構具有較多的優點，但也存在諸多缺點，因此在高層建築設計時（尤其是短肢剪力牆設計），應注意短肢剪力牆結構的合理性。最大限度降低短肢剪力牆的弱點並採取必要的加強措施，促使其優勢能夠最大程度實現，進而為業主提供一個更安全的住宅環境。

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