关于短肢剪力墙技术在民用建筑结构设计中的有效应用

2022-06-17曾均华

建材与装饰 2022年18期

曾均华

（万禹工程设计有限公司江门分公司，广东鹤山 529700）

0 引言

随着经济发展，城市人口数量不断增多，民用建筑规模也在急剧扩大，因此对于民用建筑的结构设计也进一步提出了要求。其中短肢剪力墙技术在民用建筑结构中得到了越来越广泛的应用。短肢剪力墙作为一种特殊的建筑结构，对于整个建筑的抗震性以及承载力都有所帮助。在未来民用建筑领域设计人员要不断更新观念，转变工作思路，不断对结构设计进行优化。

1 短肢剪力墙的基本概述

短肢剪力墙指的是截面厚度不大于300mm，且各肢横截面高度与厚度之比的最大值大于4 但不大于8的剪力墙。通常在民用建筑施工过程中，短肢剪力墙的应用范围较广，但由于性能较为特殊，要与其他结构相配合，以保障建筑的稳定性。在短肢剪力墙体系中，大梁作为连接不同建筑结构的连接体，在对整体建筑结构进行设计时，可以将短肢剪力墙嵌入间隔墙中，同时依据施工环境变化来对结构数据进行优化，最终实现节省空间、稳定建筑结构的目的。在设计民用建筑时，需要构建多个墙体结构时，可以引入短肢剪力墙技术，同时结合施工现场情况，在指定位置设计筒体，通过剪力墙来对各个墙体进行连接，在整个民用建筑结构中，短肢剪力墙可以与筒体相互配合，共同承载水平方向的剪力。

2 短肢剪力墙的优点

短肢剪力墙与普通剪力墙相比具有以下4 方面优点：①重量较轻。短肢剪力墙在民用建筑体系中广泛应用，能够有效承担建筑整体的荷载力，以提升建筑的抗震性能。②短肢剪力墙各肢横截面长度较短，可以更好地应用于建筑中的大部分位置，具有较高的灵活性，工程设计人员要结合建筑具体要求进行优化设计。③延性好。短肢剪力墙的体积总体符合建筑要求，适合推广应用。④结构体系有效抗受弯破坏力的干扰，短肢剪力墙可以有效减少这些破坏力对建筑结构的影响。

3 短肢剪力墙的特点

短肢剪力墙在民用建筑应用过程中，设计人员需要依据间隔墙来对剪力墙进行布设，这样才可以更好将高层建筑与剪力墙更好地连接，以发挥建筑结构的整体优势。为提升短肢剪力墙在民用建筑中的合理性，设计人员需要结合多方因素进行判断，科学设计剪力墙的位置以及长度，对建筑结构不断进行优化升级。由于短肢剪力墙具有较好的灵活性，在对建筑结构进行设计时可以制定多套方案，结合施工现场科学选择设计方案，通过对短肢剪力墙结构进行优化，可以隐蔽结构中的大梁与柱子，提升建筑结构的美观性[1]。

4 短肢剪力墙的技术要点

4.1 科学结构设计

在设计民用建筑结构时，设计人员要注重整体布局的规范与简洁，同时在最大限度内扩大空间布局。设计人员要加强前期工作，了解民用建筑的实际空间需求。结合实际情况合理制定设计方案。通过这种方式可以保证短肢剪力墙设计得规范科学。设计人员要遵循人性化的设计理念，根据居民日常生活需要，科学计算剪力墙的参数以及规格，在保证墙体堆成、均匀的同时来对建筑整体空间布局进一步优化。这样才能满足民用建筑设计标准，更好地满足居民实际使用需求。同时也能提高建筑整体的稳定性，为居民提供舒适安全的生活空间。

4.2 运用注意事项

在对短肢剪力墙进行设计时，要遵循明确的轴压比，由于在其偏小时剪切基本不受约束，为了优化结构设计，设计人员需要对裂缝可能发生的位置进行掌握，在设计之前要了解短肢剪力墙的承载情况，以此为基础来对剪力墙的构建边缘进行控制，如图1 所示。由于短肢剪力墙具有较高的结构标准，在工程项目开展过程中，设计人员需要具备极高的专业素养，在设计时要结合现场绘制具体数据，依据剪力墙的承载能力以及体积，合理布置剪力墙。通常剪力墙高度要适中，设计要严格按照规定标准，以保障剪力墙的承载力，对于提升建筑的抗震能力具有重要作用。为发挥短肢剪力墙在民用建筑中的真正作用，还要结合施工工期以及建筑建构安全等因素，以保证短肢剪力墙结构设计的科学性与合理性，时刻关注剪力墙承载能力的变化，以做到剪力墙的合理布局。

图1 T 型剪力墙长度判定标准

4.3 结构设计关键

在设计短肢剪力墙过程中，为提升设计的科学性，要加大信息技术的投入比重，使得结构计算更加精确。因此，在进行设计时需要注意以下6 点。

（1）要提升建筑结构的抗震性。如今高层建筑数量越来越多，结构也较为复杂，因此在遇到强烈地震时，难以保持较好的稳定性，导致地震对整体建筑破坏较大。为防止地震对建筑的损坏，保障人们的生命财产安全，在对短肢剪力墙进行设计时要掌握结构中的各个受力点，了解结构的承载力，同时依据剪力墙技术标准来对其进行科学布置，同时适当控制剪力墙的轴压比，条件允许时应当增加配筋量，如图2 所示。短肢剪力墙的承载力是提升建筑结构性能的重要因素，为保障建筑的稳定性，要对工程结构具体分析，将竖向配筋与横向配筋相结合，来提升结构的稳定性。

图2 高层建筑框架结构

（2）科学控制轴压比。由于短肢剪力墙具有较强的特殊性，在高层建筑施工中要对配筋进行严格规定[2]。

（3）准确判断短肢剪力墙属性。在民用建筑中只有准确判断墙体属性才能对设计进行优化，通过框架梁可以有效提升设计的合理性。由于建筑的抗侧力以及主体的刚度对剪力墙性能具有重要影响，因此在设计时要注意影响程度，通过剪力墙的刚度变化来保障墙体配筋的合理性。

（4）在剪力墙结构设计时，设计人员需要对结构整体性能参数进行掌握，依据结构标准来提升建筑的整体稳定，防止因设计误差对墙体造成影响。同时在设计短肢剪力墙时要注意把握墙体的弯曲状态，在民用建筑中，顶层剪力墙呈现剪切型则表明建筑的整体性能较差，要对结构进行优化设计。墙体的面积、建筑高度以及大梁跨度对剪力墙的应用性能都有较大影响，为保持设计的科学性，在对短肢剪力墙进行设计时需对以上因素进行思考。

（5）合理控制含钢量。依据施工经验，构件的含钢量不同在实际使用过程中往往存在较大效果差异，因此设计人员要依据剪力墙所处位置的特征来确定构件的最合理含钢量。

（6）短肢剪力墙应用过程中所需材料较少，但配件却极其复杂，需要根据整体结构特点进行科学优化，对于一些厚度较大的剪力墙，由于结构刚度较大，可以放宽设计标准，按照普通剪力墙设计标准即可，例如在对双肢剪力墙进行抗震设计时，在墙肢处要减少偏心力的影响。

4.4 主体部位设计

在民用建筑结构设计中，主体部位作为设计的重点部位，为提升其整体设计水平，设计人员需要依据建筑的整体情况，将短肢剪力墙与主体结构进行有效结合，来提升建筑结构的整体性能[3]。在建筑结构设计中，要科学控制截面尺寸，防止框架轴压比过大，设计人员要对扭转以及侧移等因素进行考虑。轴压比的控制情况对于短肢剪力墙设计具有重要作用，设计人员要对墙体的延展性进行准确判断，科学预测地震的作用力，控制轴压比各项参数标准，利用增加水平配筋量来增强柱体的延性，如图3 所示。剪力墙的结构设计要注重减少扭转，控制轴压比，以保证短肢剪力墙设计的科学性。依据设计标准，在楼梯处适合采用长肢剪力墙，除楼梯部位外可以利用小开间的剪力墙来对其进行设计优化。

图3 水平力作用下的弯矩

4.5 结构设计过程

短柱剪力墙结构设计较为复杂，在民用建筑应用短肢剪力墙技术时，为提升剪力墙结构优势，在工作设计中要坚持分散原则与堆对称原则，设计短肢剪力墙时要对建筑物扭矩加以控制，可以适当增加建筑外部的整体刚度，来保证民用建筑整体结构的稳定。例如，将短肢剪力墙设计为L 形，要将剪力墙整体隐藏于墙体中，利用短肢剪力墙与筒体的结合技术能够有效提升结构的稳定性。要加强短肢剪力墙与梁体的可靠性，以符合建筑结构的刚度标准，科学设计筒体，将其边缘设计在短肢墙部位，可以维持整个结构的稳定性[4]。在理想情况下，短肢剪力墙的厚度要保持在20cm 以内，通过对加强层进行适当处理，可以有效控制剪力墙的截面厚度。对于结构的薄弱部位，由于其承载能力有限，为保证结构的整体稳定，要在建筑的平面进行短肢墙体布设，来缓解墙体的变形情况。为使建筑内部结构受力更加均匀，可以在楼板做开洞处理，加大楼板厚度，同时结合双筋法来对结构整体进行优化。

4.6 规范模板施工

在设计模板时要遵循整体性原则，结合施工情况以及建筑特点合理选择模板，以提升建筑结构的稳定性。要重点把握接头处的设计工作，为后续施工奠定基础，同时还要明确剪力墙的分布特征，以保持建筑的整洁和美观，模板质量需要达到建筑设计要求，防止出现跑模情况。对于模板类型需要进行严格检查，科学应用定型模板，以缩减施工周期。在模板施工中，模板定位是重点工作内容，要对基线进行严格测量，在设计门洞模板时需要严格按照图纸要求，如图4 所示。传统钢管扣件方式操作较为复杂，需要高质量的钢管扣件与要求，以对施工进行简化。为降低短肢剪力墙的施工成本，洞口锁具方式具有便捷特点，以防止资源浪费情况，同时为后续混凝土浇筑奠定基础，避免出现墙面蜂窝情况。通过洞口锁具可以保证混凝土振捣的充分性，可以有效避免涨模情况的发生，同时为后续拆模工作奠定基础，简化施工程序，加快施工进度。水平螺杆在混凝土上端向下20cm 处，为提升其支撑效果，要设置角钢，可以对上层模板进行有效的保护。模板安装完成后要对模板的安装质量进行检查，防止出现螺丝松动等情况。