高层居民建筑短肢结构墙结构设计

邹玲芬

[摘要]随着我国的建筑技术的发展，高层居民建筑也成为了建设的主流。但我国关于高层居民建筑的墙体结构设计却不能有效满足市场的需求。本文以短肢结构墙为视角，通过对其性质，设计要点的分析，综合阐述其设计方法，以期为我国的短肢结构墙的结构设计做出理论上的贡献。

[关键词]短肢结构墙；结构设计；高层建筑

为了满足民众日益增长的居民建筑需求，建筑设计师设计出了短肢结构墙。这种墙体设计不仅能保障建筑物的强度与位移，合理规划建筑物的空间，还能对建筑的安全提供一定保障。随着短肢结构墙在实践中的广泛应用，高层居民建筑的质量、空间、结构都有了很大的提升。但短肢结构墙的设计工艺基表复杂，对于技术的要求也較高，本文选取三个角度，分别对短肢结构墙的性质、结构设计的设计要点以及设计方法进行了分析，以期能将短肢结构墙的结构设计清晰地呈现出来。

1、短肢结构墙的性质分析

所谓的短肢结构墙是指：“墙体截面的高度和厚度比在5-8这一区间的结构墙。”将短肢结构墙的设计广泛应用于高层居民建筑中能够起合理划分建筑空间、保障建筑安全等作用。但在高层居民建筑中不能全部采用短肢结构墙的结构墙体设计，同时要注意的是：在采用较多的短肢结构的设计时，要同时设计一定数量的普通结构墙（简体），与短接结构墙共同作用，抵抗水平力。

在设计短肢结构墙时，应注意其抗震效果的设计，主要包括三个方面：第一：注意短肢结构墙墙体底部承受“第一振型”地震倾覆力的能力，要在设计时保证短肢结构墙的承受力不超过其结构总底部的1/2；第二：注意短肢结构墙墙体底部承受“第一振型”地震倾覆力的能力的下限。由于短肢结构墙的特殊性，使其不适用与建筑物底部“地震倾覆力矩”的判断标准，因而在设计过程中要注意短肢结构墙的底部承受地震倾覆率的下限。在短肢结构墙设计占总结构墙设计的比率较少时，对短肢结构墙的承受力设计应为总结构墙底部承受地震倾覆力矩的1/6-2/5；第三：对于短肢结构墙墙体底部承受力的下限设计还需结合建筑物的具体情况进行判断。在短接结构墙设计占总结构墙设计的比率较小，即只有个别短肢结构墙的设计时，应当依据结构墙的地震倾覆力矩来进行设计。

2、短肢结构墙结构设计的设计要点

在多高层居民建筑进行短肢结构墙的设计时，建筑设计师要遵循科学、合理的设计原则，秉持者严谨的设计理念，严格遵守建筑工程施工的相关规章制度的前提下，充分利用科学的技术手段对建筑物的短接结构墙进行设计。在进行高层居民建筑的短肢结构墙设计的时要注意把握：严格控制短肢结构墙的轴压比；加强短肢结构墙的抗震设计、准确判断短肢结构墙的“内梁”属性这三个方面的设计要点。

2.1严格控制短肢结构墙的轴压比

为了保障短肢结构墙的延性，应严格控制短肢结构墙的轴压比。在目前我国的短肢结构墙设计中，墙体在不同的情况下会承受不同的负荷压力，导致墙体被压弯。当负荷的轴压比偏小时，会导致短肢结构墙的延性下降；而当负荷的轴压比偏大时，会导致短肢结构墙墙体混凝土承受的应力增大，当混凝土无法承受高强度的应力时，短肢结构墙的结构承受力就会下降，有可能导致混凝土裂缝的出现，危及墙体的安全。具体的轴压比数值如图（2-1）所示。因此，对于短肢结构墙的设计，一定要注意严格地控制轴压比。

2.2加强短肢结构的抗震设计

高层居民建筑中的墙体结构中，边缘处的短肢结构墙与角点处的短肢结构墙的抗争能力较差。而这个位置的短肢结构墙对于其他结构墙的影响较大，若其在地震中遭到破坏而改变了墙体原有的形态，会导致墙体裂缝的情况发生，而随着墙体裂缝的加大，整个建筑的都会受到影响。因此在进行高层居民建筑的短肢结构墙设计时，要注意加强短肢结构墙的抗震设计，可以采用降低短肢结构墙轴压比的方式来降低短肢结构墙的角点与边缘处承受的压力。通过加大箍筋的配比率的方式来降低墙体承受压力，从而提高墙体的抗震能力。

2.3准确判断短肢结构墙的“内梁”属性

在对短肢结构墙进行墙梁设计时，要注意对“连梁刚度”的把握，连梁刚度的合理设计能够保证建筑结构中的整体“抗侧移刚度”，进而保证建筑物的结构墙体的抗争能力。在对短肢结构墙的墙梁进行设计时，应依据“跨高”比例的不同做出不同的判断，当“跨高”比率超过5时，应采用“框架梁”的方式对短肢结构墙的墙体进行设计，当“跨高”比率不足5时，应采用“连梁”的方式对短肢结构墙的墙体进行设计。同时还要注意对墙体的截面，“内梁”的配筋做处合理的设计，才能保证短肢结构墙的设计符合“内梁”对于结构墙的要求，进而保证整个建筑的安全性与稳定性。

3、短肢结构墙的结构设计

在对高层居民建筑进行短肢结构墙设计的时候，应从总体的角度对建筑物的结构进行合理的规划设计。对长肢结构墙与短肢结构墙的比例进行合理的规划与分析。使长肢结构墙与短肢结构墙形成可靠的支撑，加强建筑物整体的稳定性。

在进行建筑物的结构设计前，应对短肢结构墙的变形特征做出分析，通过分析的结果对短肢结构墙的结构做出大体上的判断。如短肢结构墙的结构设计属于“异形柱”设计的话，可以将短肢结构墙的归纳为“框剪结构”。通过标准测量的方法，对短肢结构墙的墙体进行计算，以确定其形式与条件。在短肢结构墙与总体结构墙的结构形式相符合时可以直接使用普通结构墙的參数作为短肢结构墙的规格参数。

在对建筑物房间进行设置的时候，要充分考虑房间的间隔墙位置。在通常的情况下，会将短肢结构墙设计在建筑房间中与间隔墙交叉的位置，使其与间隔墙形成竖向的构建模式。

对于短肢结构墙的数量设计，要依据建筑结构对于抗侧力的要求。若短肢结构墙的数量设置较少，会导致结构墙的结构设置过于柔软，如果设置的短肢结构墙过多，会导致建筑物墙体的结构过于刚硬。在对短肢结构墙的数量进行设置的时候，要遵循着布置均匀的原则，即保证建筑结构的“质心”与“钢心”的统一，避免因地震等其他强烈冲击而导致墙体的结构变形的问题。短肢结构墙的设置方案多且具有一定的灵活性。因而对于楼盖支撑处的处理方法也比较灵活多样。如在结构设置不规则时，导致出现单面墙体水平荷载量过大的问题时，可以采用平衡抗侧刚度的设计，设计合理的中心剪力墙，以实现建筑物墙体符合抗侧力的要求。

4、结构墙的结构压力值的选取

判断结构墙的结构压力值对于短肢结构墙的设计有着重要的意义。因而本文归纳了具体的判断结构墙结构压力的计算公式：

“F1=0.22yct0Bv1/2；F2=ycH”这里的c的值为：25KN/m3的“混凝土重力密度”，其中β1是外加剂影响对修正系数的影响，在没有外加剂值的情况茌β1的数值为：1.0。而为了增加缓凝效果时，外加剂的数值应当选取为：1-2。β2为“混凝土坍落度”对修正系数所造成的影响的数值。当β2小于或等于30mm时，“混凝土坍落度”为0.85，50mm-90mm。而to是指新浇筑的凝土具体开始凝结的时间，计算依据为：“to=200/T+15”。这里的T是指混凝土的温度。而F1，F2是指所浇筑的混凝土对于模板造成的侧压力的最大允许数值。V是指混凝土的浇筑的速率，M的取值应为1.0，若在110-150之间，则M的取值应为1.15。

这里需要引起注意的是，施工材料对于施工的影响也是巨大的。不能仅仅依靠公式的计算，而忽略了材料在实际施工中多起到的关键作用。

总结：

在当前的阶段，建筑设计师应茌设置中广泛地采用短期结构墙的设计方案，以满足居民对于现代化高层建筑安全与稳定的要求。在进行高层居民建筑墙体的结构设计中，要求建筑设计人员充分利用科学与信息技术，做好对短肢结构墙体轴压比的严格控制，同时要减轻短肢结构墙的抗震能力，准确按照短肢结构墙的“内梁”属性。在满足上述要求的同时，设计师也要紧跟发展的步伐，了解民众对于房屋的需求的变化，对建筑设计做出相应的调整，同时也要深入研究，对短肢结构墙的设计技术进行不断的改革与创新。而最终要实现的目的就是：设计的建筑物具有安全性与稳定性。