短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中的特點和應(yīng)用

馬云童

（建學(xué)建筑與工程設(shè)計所有限公司 100037）

0 引言

建筑行業(yè)的高層化發(fā)展，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計呈現(xiàn)出復(fù)雜化趨勢，這就增加了工程建設(shè)使用安全穩(wěn)定控制的難度。為此，高層建筑人員應(yīng)加大短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)特點與應(yīng)用控制策略的研究力度，以對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑的效果進(jìn)行控制。如此，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的降低造價成本與降低高層建筑復(fù)雜性的效果價值，就可充分發(fā)揮出來，進(jìn)而推動所處行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。這樣一來，高層建筑物進(jìn)行的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，就能以可持續(xù)狀態(tài)作用于實踐。故，高層建筑物建設(shè)者應(yīng)將其作為重點科研對象，以使短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性高效運用于工程實踐。

1 研究短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中特點與應(yīng)用的現(xiàn)實意義

建筑領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)水平的提升，使得更多的人力、物力資源被運用大型高層建筑的建設(shè)。其中短肢剪力墻，作為強化高層建筑抗側(cè)力效果的關(guān)鍵，在選取數(shù)量的過程中，應(yīng)根據(jù)建筑建設(shè)使用功能來控制使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)到預(yù)期。這里的建筑功能是指，高層建筑結(jié)構(gòu)的水平與豎直承載力應(yīng)在滿足需求的情況下，采用最具適用性的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量來進(jìn)行布置。此過程，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制人員需注重結(jié)構(gòu)剛度，以保證高層建筑物建設(shè)使用的合理性。

經(jīng)對已建高層建筑應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其能夠?qū)⒏邔咏ㄖ锏幕窘ㄔO(shè)功能結(jié)合起來，以解決框架結(jié)構(gòu)的墻柱與墻體突出問題。在連接高層建筑各個短肢剪力墻過程中，應(yīng)利用梁來提高結(jié)構(gòu)作用整體性。這是提高短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抵抗變形能力的有效方法然而，在實際應(yīng)用控制過程，高層建筑建設(shè)人員并未充分認(rèn)識到短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的作用價值，這就降低了其作用于建筑物的質(zhì)量效果。為此，研究人員應(yīng)對高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點進(jìn)行分析，以提高短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的科學(xué)有效性。如此，高層建筑業(yè)就能以高穩(wěn)定性狀態(tài)服務(wù)于所處的地區(qū)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的規(guī)范發(fā)展目標(biāo)。

2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中的特點

相關(guān)管理部門制定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)明確指出，短肢剪力墻中墻肢高度與上墻肢高度之比值在4-8之間。在劃分短肢剪力墻結(jié)構(gòu)過程中，因結(jié)構(gòu)屬剪力墻體系，所以，厚度范圍應(yīng)控制在 180mm-250mm以內(nèi)。對于結(jié)構(gòu)的肢長范圍，也要控制在800mm-2000mm之間。目前，可供選擇的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式有：T形、Z形以及L形等。結(jié)構(gòu)布置主要集中在外墻與內(nèi)墻的連接部位與墻體轉(zhuǎn)角部位。然而，高層建筑的結(jié)構(gòu)受力影響因素眾多，所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程應(yīng)綜合考慮各方情況。如注重豎向交通區(qū)域影響，需將分隔墻設(shè)置為剪力墻，以強化高層建筑結(jié)構(gòu)的完整性。如此，短肢剪力墻就可降低側(cè)向力與豎向載荷的影響。對于短肢剪力墻外墻周邊的豎向受力構(gòu)件，是在結(jié)構(gòu)承載力與平面特點的情況下進(jìn)行確定的，因此，結(jié)構(gòu)布置人員應(yīng)按照既定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與工程建設(shè)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置。此外，梁體之間應(yīng)通過設(shè)置連接梁，以完成短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑物中的整體控制。

從上述短肢剪力墻的設(shè)計要求與基本性質(zhì)可以確定，應(yīng)用特點主要集中在以下幾個方面：

采用豎向構(gòu)件進(jìn)行隔墻位置設(shè)置，需結(jié)合高層建筑的平面結(jié)構(gòu)特點，并在無法與建筑功能重合的情況下完成構(gòu)件設(shè)置。

對于短肢剪力墻數(shù)量與肢長的控制，應(yīng)根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力建設(shè)要求，來控制剪力墻布置數(shù)量與肢長。

為滿足結(jié)構(gòu)需求，需將中心豎向交通區(qū)域設(shè)置為筒體。如此，不僅能夠滿足結(jié)構(gòu)整體的平面要求，還可達(dá)到高層建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)抗側(cè)力要求。

短肢剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)布置過程中具備較強靈活性特點，因此，在利用樓蓋進(jìn)行支撐過程，不僅減少了結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，還按節(jié)點完成了工期建設(shè)要求。

減輕了高層建筑物的重量，與以往高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)相比，短肢剪力墻能大幅減輕建筑物的整體重量。如此，在施工過程，就可以更少的周期為工程建設(shè)的造價成本控制提供便利條件。

3 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用控制策略

3.1 配筋方式控制

高層建筑應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)過程，需按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的配筋設(shè)施。對于建筑結(jié)構(gòu)底部，應(yīng)加強部位控制，即將縱向配筋率控制在1.2%以上。其他部位，也應(yīng)在1.0%以上。此過程，如短肢剪力墻的數(shù)量不多、軸壓比較小、抗震等級低以及墻肢高厚比大，且所處的位置不再角部。配筋控制人員應(yīng)根據(jù)高層建筑的實際情況進(jìn)行抗震設(shè)計，進(jìn)而提高處理的可靠性。此外，由于剪力墻的高厚比為3-4的墻肢，因此，墻肢抗側(cè)剛度小，容易造成破壞。這一抗震性能較差的情況，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程避免使用。如不可避免，則應(yīng)按照高層建筑物短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行配筋控制。

3.2 受力特點與計算方法控制

在高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可作為一種懸臂結(jié)構(gòu)作用，其與受力分布與幾何尺寸結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。此外，還與開洞大小、位置以及形狀等存在直接關(guān)系，尤其是，開洞大小，會直接影響高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的作用效果。通常情況下，計算分析過程主要采用來表示孔洞的大小情況。這里的是指，建筑物中墻面洞口面積除以墻面不計洞口的總面積。此過程，因開孔孔洞的差異，使得的大小存在差異。這里的孔洞結(jié)構(gòu)有以下四種：

整截面墻，其墻體的開洞較小，即＜15%。同時，由于洞口間的距離與孔洞最外邊長度要大，因此，截面結(jié)構(gòu)的受力特點與材料力學(xué)的計算方法一致，即能夠采用平面假定原則來控制變形的彎曲性。

整體小開口墻，如洞口較大，即在 15%-30%之間，工程建設(shè)者應(yīng)采用平面假定計算獲得應(yīng)力與變形。此外，還要對應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行修正處理，進(jìn)而使變形成為彎曲形。

聯(lián)肢剪力墻，如洞口面積過大，即在 30%-50%之間。如此，平面假定就可獲得與實際情況偏差過多的結(jié)果。由此可判斷，平面假定不適用，需采用墻肢微分方程，以獲得實際情況相適應(yīng)的結(jié)果。

對于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的受力計算，應(yīng)采用平面假定方式進(jìn)行控制。此布置條件控制下，空間結(jié)構(gòu)的受力處于空間體系，能夠在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計人員計算側(cè)向力承載過程，控制應(yīng)力變形影響。為保證各個短肢剪力墻結(jié)構(gòu)平面的絕對剛性，需在不影響誤差計算的情況下，對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行假設(shè)。

4 結(jié)束語

綜上所述，短肢剪力墻在高層建筑中的運用，需在明確此類剪力墻特點的情況下，對結(jié)構(gòu)應(yīng)用控制效果進(jìn)行調(diào)整。具體控制過程，應(yīng)將配筋方式、受力特點、計算方法，作為重點，以提高高層建筑運用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的作用效果，進(jìn)而滿足建筑用戶的基本功能與舒適度需求。經(jīng)科研證實，只有這樣，才能使高層建筑不受外界環(huán)境因素的影響，進(jìn)而保證剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計控制的質(zhì)量效果。故，高層建筑物建設(shè)者應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地運用于不同建設(shè)條件與結(jié)構(gòu)控制要求的工程項目，進(jìn)而使建筑高層化發(fā)展實現(xiàn)可持續(xù)性建設(shè)目標(biāo)。