浅论土木工程建筑短肢剪力墙结构设计与施工要点

摘  要：随着人们对住宅要求的提高，短肢剪力墙作为一种安全且经济的建筑结构已经在小高层住宅工程中得到广泛应用。对于高层建筑来说，短肢剪力墙的作用同样是不可被取代的。基于此，能否将剪力墙巧妙设计于建筑中，直接影响建筑物整体结构的稳定性。所以，在实际施工活动中，施工单位在加强施工质量的同时，设计人员也必须对短肢建立墙的结构进行最优设计，本文基于短肢建立墙的结构特点了分析了其在土木工程建筑中的施工要点，以供参考。

关键词：短肢剪力墙;结构设计;建筑施工;设计方法

中图分类号：TU362  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

在建筑用地日益紧张，住宅规模和高度日益增大的今天，人们的住宅观念也开始转变，普通的框架结构以及普通剪力墙结构已经不能满足客户对空间的界定与划分。短支剪力墙作为一种新的建筑形式，在吸取框架结构优点的同时，改善了原有建筑模式的缺陷，因此其深受广大客户的欢迎同时也受到广大建筑师的认可。经过一段时间的研究及实践，其已表现出了通风采光良好、结构布局灵活等多种优点，目前，这种建设模式以趋于定型，且被众多设计师持续推广。

1短肢剪力墙的含义及特性

短肢剪力墙的横截面高度与厚度之比在5～8之内，墙厚通常再200mm以上，肢长为1.0～2.5m，其规格与异型框架柱与传统的剪力墙相似[1]。在一个建筑空间中，它被分布在各个分隔墙的交点上，根据不同的相交形式，布置适量的短肢剪力墙，最后将其连成一个整体。短肢剪力墙具有两大特点，分别是：

1.1符合建筑功能的设计要求

与其他墙肢相对比，短肢剪力墙可以有效解决框架内部梁柱不和谐的现象[1]。在具体施工中，墙体一般会采用质量较轻的材料。与传统剪力墙相比，虽然短支剪力墙的构建给建筑施工增加了不少难度，但是其充分扩大了建筑面积，提高建筑实用性，符合现代人对建筑的要求。

1.2符合空间结构设计需要

与一般建筑的框架-抗震墙体相比，框架-抗震墙体系可以更加明确墙体受力情况，对后续的计算分析也会更加容易。不过，柱子的横截面过大、梁柱超出墙面的情况给建筑美观和实用性方面带来一些问题。所以，在实际操作中，不规整以及多变的平面让整体的建筑结构难以实现最合理的配置，计算起来也相当困难。

然而，短肢剪力墙体系可以很好的解决以上问题，设计师可以根据具体平面信息，通过了解墙的数量和肢长，制定不同尺寸，不同大小的短肢剪力墙。其结构布局灵活，墙肢长度可进行任意调整，还能通过适应不同建筑结构的刚度。

短肢剪力墙体系还具有以下特点：（1）节省构造配筋，短肢剪力墙将墙肢的承受能力发挥到最大，有效解决了一般剪力墙墙体长的问题，与传统的框架结构相比，基本不会对原有建筑功能产生改变。（2）降低造价、减轻结构重量。（3）保证墙体延展性的同时，避免了连梁的剪切破坏，弥补了剪力墙体系延展性不足的缺陷。（4）使用较为灵活，隐蔽，方便放置到间隔墙的平面中。（5）可以根据建筑刚度的需要，形成主要抗侧力构建，轻松满足建筑的刚度要求。（6）整体结构刚度小，对建筑的抗震较为有利。（7）将轻质保温材料作为外墙墙面，有效改善了房间的隔热性能，满足节能要求。

2短肢剪力墙的结构设计规定与原则

2.1结构体系布局原则

结构在具体工程实施中需要注意的原则：（1）短肢墙在具体运用中，首先要注意数量适中。（2）在空间中要注意分布均匀，保证其轴向应力大体相同。当平面出现凹凸以及建筑本身具有抗震要求时，要特别注意外凸部分，加强其整体性以满足平面的刚性要求。（3）各短肢墙要保持对称，在不能完全做到时也可以局部错落，每道短肢墙要与两个方向的梁连接，保证梁的宽度与墙肢的厚度相同。

在不同空间中布局时也会有不同的原则：

2.1.1 平面布局

短肢剪力墙在平面布局中应遵守以下要求：在布局时，要采用形状简单、规则，刚度以及承受能力均匀的平面结构;尽量选择风荷载作用小的形状;时刻注意平面规格，长度要适合，时刻注意突出部分是否过大。

在具体的施工中还要注意，不要将全部墙肢都换做短肢墙，要与筒体相结合，将短肢剪力墙的作用与筒体作用保持同步。这是因为，在墙体结构中，全部使用短肢剪力墙，如果地震发生，它的变形曲线就会变成纯框架式结构，不符合结构体系中抗震设防的思想。而加上一定数量的筒体，就会给墙体结构设置第三道防线，从而形成有效的抗震体系。

2.1.2 竖向布局

采用短肢剪力墙筒体的建筑结构在高层建筑方面需值得注意的是，高层建筑的结构要符合建筑状态均匀、避免过大的外挑与内收的原则。在刚度方面要保持下大上小，均匀变化。在抗震设计方面，楼层侧向刚度的平均值要大于相邻楼层的70%。在具体设计中，要使结构的抗侧力构件达到上下贯通的程度，就要按照上到顶，下到底的原则，使其达到均匀分布，中间不宜中段。在改变墙体厚度与混凝土强度时，要注意错开楼层，避免结构刚度的不均匀变化。

2.2轴压比限值

实验研究表明，当剪力墙受到了较大的压力时，剪力墙的延展性会变差[2]。造成这种现象的主要原因是，受到较大压力的剪力墙处于压弯状态下，所受压力面积大，呈现出小偏心的状态，因此，在施工过程中要限制轴压比。

为改善延展性，需合理确定建筑结构中墙受压情况的比值，在抗震一级、二级、三級时不宜大于0.5、0.65、0.75。因为短肢剪力墙的无翼缘类型与一字型类型的延展性较差，因此，此时的比值限制应该继续下降0.1。

2.3肢厚比的适应范围

对于肢厚比小的墙肢来说，其强度储备是非常弱的;但肢厚比大的结构墙肢，其强度方面安全性就会增高，不过，由于其不能发挥材料特效，在经济性方面也会差很多。因此，综合比较来看，在结构性能与能量储备上，最符合预期效果的剪力墙其肢厚比在6～7之间，材料性能也能发挥到极致。

2.4对连梁跨高比的规定

短肢剪力墙承受压力的能力，在连梁跨高比减小的时候逐渐增大，当连梁跨高比减小到一定程度时，短肢剪力对压力的承受度就会降低。因此，连梁跨高比为1.5左右的短肢剪力墙试体的综合性能较好。

2.5短肢剪力墙的判别

短肢剪力墙有共有四种形状，分别为T形、l形、】形以及+形。利用计算软件对剪力墙的形状进行判定时，我们可以根据其不同方向的墙肢与厚度之间的比值进行判断。特别注意的是，软件在对L形或T形认定时，是以节点距离来确定的，因此，要将墙肢也算在短肢墙的范围中。

3短肢剪力墙受力分析[3]

（1）整体弯曲是短肢剪力墙表现出来的典型特征。通常，一般楼层的墙肢都没有具体的反弯点。由于短肢剪力墙拥有与竖向悬臂柱相似的水平位移曲线，因此，具有弯曲型的特点。

（2）连梁被作为一个短肢剪力墙体系的耗能构建，在振动实验中，其出现了弯曲破坏与剪切破坏两种破坏状态。

（3）肢高比过高会造成建筑物整体构件延性降低，构建的承受力不会随着肢高比的增加而增加。再加上，连梁与墙肢比的刚度会对短肢剪力墙的承受力造成影响，因此，取0.03～0.05之间最好。

（4）任何结构都有薄弱部位，短肢剪力墙也不是万能的。比如建筑平面的边缘以及建筑平面边角处的墙肢位置。如果后期发生了扭转效应，那么这些部位就会率先开裂。

（5）据了解，一字型墙肢的破坏比起其他墙肢来说比较严重，因此，在具体施工中，应该尽量给短肢剪力墙设置翼缘。

4短支剪力墙结构的计算分析

4.1设计软件

关于结构部件的计算，最常被设计师所使用的设计软件分为这两类，一是TAT、TBSA这类以薄壁干原理为基础的软件，一类是SATWE、SSW、TUS200这类以墙元理论为基础的软件。在日常的施工中，可以选择自己熟练的软件进行计算，也可将两者结合起来利用。

在解决复杂力学问题时，可以采用SATWE采用有限元法进行分析计算。它是数值法的分支，在对短肢剪力墙结构进行分析时，会经过以下步骤：（1）对各楼层的刚度以及自由度进行计算;（2）对位移进行计算;（3）计算每个构件内力;（4）验算。

4.2对计算结果的分析以及后续计划的调整

在得知计算结果后，应对计算结果进行分析与判断：对于现在大多数拥有不规则平面结构的住宅建筑来说，要注意采用扭转耦联法，以90%为基准，衡量建筑的振型有效质量系数，从而进行进一步的地震作用判断。计算时，还要考虑到家用电器、水箱、屋顶的鞭梢效应，提高出屋面的剪力墙强度与延性。

5构件设计

5.1短肢墙的设计[4]

在短肢墙体系中，除去短肢墙之外，剩余的其他构建都属于常规体系构件，因此，按照常规构件设计即可。其中，短肢墙也还是剪力墙的一种形式，因此，可以使用一般剪力墙的设计方式。

5.2短肢墙平面内梁的设计

短肢墙的平面内梁如果跨度小于5，就按照连梁设计;反之则按照框架梁建构。按照连梁设计时，在跨度不超过5时，将梁的两个端点与剪力墙接起来，考虑梁上的内力值问题，在電算时会出现超筋现象，因此，可以通过将梁的刚度折减的方式让短肢墙分配到更多的内力。在用TAT软件进行计算时，往往会遇到超筋的问题，其原因主要是因为：连梁是由剪力墙开洞而形成的，人为加给梁的刚臂强化了剪力墙对梁的固定作用，增大了梁的弯矩值。因此，用SATWE的壳单位来模拟连梁比较合理。

6建立短肢剪力墙结构

大体上，我们可以用一般剪力墙的结构来看短肢剪力墙，在对短肢剪力墙进行设计时，在剪力墙端部暗柱上建议采用两种方式进行设置：一是，在墙体的两个方向—纵向与横向，分别设置分布筋;二是，在计算结构腹部的钢筋面积时，要采用竖向分布的钢筋配筋率来计算。将暗柱钢筋面积放置到端部，在腹部均衡配筋。根据实际情况来选择两种配筋方式，第一种比较适用于墙肢较长的短肢剪力墙，而第二种适应与肢长较短的短肢剪力墙。

对于高层建筑，可以适当采取较多短肢剪力墙，来保证维持建筑结构。适当调整其弯矩和剪力，对其进行塑性调幅还能增强建筑的抗震效果;在连梁弯曲矩值出现改变时，应该适当提高或降低其他墙肢以及连梁的弯矩设计;在刚度方面，要注意限制调幅范围，要保障连梁在实际使用中，不会产生过大的裂缝。

7短肢建立墙结构的施工技术要点

7.1钢筋工程施工技术要点

在施工过程中避免不了大量钢筋的使用，钢筋的质量影响着整个建筑的质量。在实际加工中，要以图纸为基准，严格按照图纸要求进行制作。还要进行多次审核，确保钢筋质量合格，如果有质量状况，切记要进行更换。在后续的加工过程中，也要注意保持钢筋表面光滑及平整，对有严格要求混凝土保护层的结构，使钢筋得到合理利用。在最后的安装过程中，为保证竖筋能与下层钢筋顺利连接，要先对竖筋进行处理，必要时进行绑扎，对重点部位加固，进行抗震处理。

7.2混凝土施工工序

要做到对混凝土的材料进行正确的把控，在振捣过程中，要注重方式方法，对于一些振捣困难的混凝土，要进行两次连续振捣，控制浇筑厚度，精准测量，保证密实性。

7.3混凝土的施工要点

（1）准备工作不能懈怠，安置好设备，确保其可以正常工作，认真进行原材料选购，对质量进行严格把关，还要保证原材料可以正常供应。

（2）混凝土的泵送速度要由慢到快，保证其运输的连续性。提高工作效率，同时保护好钢筋骨架。

（3）在混凝土浇筑这一方面，控制好模板内侧面的长度，保证其在50mm之内。对其进行全面观察，有问题及时纠正。在同一区域要采取分层浇筑的方式。

7.4定制模板的技术要求

根據工程结构以及现场特点来对模板进行设计，确保其牢固性以及正确性[5]。短肢墙的接头比较复杂，因此，在浇筑过程中要注意鼓模、跑模现象，制作接口要平整精细。对于墙膜位置基准线的复查工作来说，要准确按照定点线进行施工处理，将已经处理好的模板位置线放置到指定位置，安装拉杆或者斜撑，注意保持穿墙栓与墙膜垂直。在安装完毕后也要在检查一边模板拼接是否严密，办理预检手续。

8总结

建筑功能的多样性以及人们的需求促进短肢剪力墙体系发展，短肢剪力墙体系已经成为建筑活动中必不可少的技术。对于设计师来说，要加强对短肢剪力墙体系的了解，包括在结构新能、理论计算以及计算方法等多个方面。这样才能设计出即有质量保证又美观实用的建筑，满足人们多变的需求，创造出更多特别的结构。

随着房地产市场不断发展，拥有良好性价比的短肢剪力墙体系势必会得到更多消费者的青睐。因此，必须重视短肢剪力墙结构，不断总结施工过程中的经验，促进建筑行业向更高的方向发展。

参考文献

[1]午首超.短肢剪力墙在民用建筑结构中设计和运用分析[J].建材技术与应用，2019（2）：15-17.

[2]农伟.建筑结构中的短肢剪力墙设计[J].智能城市，2018，4（23）：21-22.

[3]宋庆明，龙飞.房建工程中短肢剪力墙结构设计问题的探讨[J].住宅与房地产，2019（3）：165.

[4]马堃.高层短肢剪力墙结构设计探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2019（17）：151.

[5]张成武.浅析高层住宅工程短肢剪力墙的施工技术[J].建材与装饰，2017（26）：53-54.

收稿日期：2020-12-05

作者简介：安兆华（1985—），男，河北定州人，本科，工程师，研究方向：工程施工。

Elementary Discussion on the Key Points of Structural Design and Construction of Short-leg Shear Wall in Civil Engineering Buildings

AN Zhaohua

（Beijing Jingxu Real Estate Development Co.， Ltd.， Beijing  100071）

Abstract： As people’s requirements for residential buildings increase， short-leg shear walls have been widely used in small and high-rise residential projects as a safe and economical building structure. For high-rise buildings， the role of short-leg shear walls is also irreplaceable. Based on this， whether the shear wall can be cleverly designed in the building directly affects the stability of the overall structure of the building. Therefore， in the actual construction activities， while the construction unit strengthens the construction quality， the designer must also optimally design the structure of the short-leg building wall. This article analyzes its use in civil engineering construction based on the structural characteristics of the short-leg building wall. The construction points in the for reference.

Keywords： short-leg shear wall; structural design; building construction; design method