1、1浅议短肢剪力墙结构体系研究与应用摘 要:在现代社会的发展中,社会对于建筑的需求不再是传统的每间房都隔开、结构柱梁都能明显看到的建筑结构形式,现代社会对于建筑结构提出的要求是大开间、不露梁露柱、室内布置与空间划分更灵活的新结构形式。这样短肢剪力墙的结构设计方式就营运而生了。短肢剪力墙结构是当前小高层建筑结构设计中一种根据剪力墙结构进行改进后的设计方式,其改进的目的是为了更好的适应人们对于建筑内部空间应用的需求,使建筑内部的平面空间更大,室内空间应用更加灵活和高效,满足了现代城市居民对建筑室内设计的要求。 关键词:短肢剪力墙;建筑内部空间 建筑是城市的肌体,也是构筑艺术的直接表现载体。而短肢剪力
2、墙作为建筑空间的有机组件,不仅在空间层次的装潢设计上发挥着修饰点缀的关键作用,而且对于建筑机体的架构调整、位阶优化也具备不可或缺的实际意义。短肢剪力墙是多肢墙中墙肢较弱的一种剪力墙,接近于框架。短肢剪力墙结构有利于住宅建筑布置,又可以减轻结构自重。在多高层建筑中,短肢剪力墙常与筒体或一般剪力墙结合,共同抵抗水平力。因此,不管是从结构性能抗震受力,还是经济性能性价比,还是建筑美学上考虑,短肢剪力墙应该得到很好的应用。 1 短肢剪力墙 墙根据受力特点可以分为承重墙和剪力墙,前者以承受竖向荷载为2主,如砌体墙;后者以承受水平荷载为主。在抗震设防区,水平荷载主要由水平地震作用产生,因此剪力墙有时也称为
3、抗震墙。剪力墙 按结构材料可以分为钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。其中以钢筋混凝土剪力墙最为常用。异形柱随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。短肢剪力墙结构是指墙肢的横截面高度为厚度(墙厚)的 4-8 倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、 “L”型、“十”字型、 “Z”字型、折线型、 “一”字型。 2 短肢剪力墙的优点
4、 2.1 空间使用面积增大 在建筑功能方面,短肢剪力墙的墙肢设计是与填充墙的厚度相同的,且短肢剪力墙与各个墙体之间的梁的连接是处于墙体的竖立平面内的,这就很好的实现了框架结构中梁柱外露的问题;在短肢剪力墙结构的施工中,大都是采用的较为轻质的建筑材料,以减少结构的负重荷载;短肢剪力墙由于其自身特性而在一定程度上增大了施工难度,但其能够很好的扩大建筑内部的有效使用面积,因此,仍然是具有很大推广价值的。同时,高层住宅建筑底部空间的短肢剪力墙作为一种过渡空间的装饰部件,由于墙体自身的建筑架构所限制,从而使得其虽然具有顶部的覆盖,但又没有严格的围护结构。而引入更多的室外环境中的各种要素进行墙3体的二次点
5、缀、装饰,诸如盆栽、假山体、水生植物等等,既可以营造自然生态的野趣,又调节了建筑住宅的区域小环境。而当住宅居民徜徉处于墙体所营造的氛围之中,既能产生一种安全舒适感,又可以感受到放松释放的全新感触。使得建筑的使用面积得到大大增强。 2.2 结构设计更加合理 在结构设计方面,短肢剪力墙结构要比普通框架-剪力墙具有更好的隐蔽性,使墙肢与梁可以隐藏在墙体内,方便了用户对内部结构的灵活设计应用。且在设计中,短肢剪力墙对于墙的数量和肢长的确定也更加灵活,可以通过计算建筑的抗侧力需求来确定数量的多少以及肢长的长短,同时,墙体刚度的大小和刚度中心位置的确定,也都可以根据实际情况灵活调整,使建筑结构设计更加贴合
6、实际的需要。 2.3 抗震设计要求更高 在抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比普通剪力墙抗震等级提高一级;底部加强层应按规定调整剪力设计值,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一级抗震等级应分别乘以增大系数 1.4 和 1.2;短肢剪力墙截面厚度不应小于 200mm;抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于 1.2%。其他部位不宜小于 1.0%:新“抗震规范”出现了约束边缘构件这个概念,对抗震等级为二级及以上的短肢剪力墙,由于墙肢长度较短,约束边缘构件沿墙肢两个方向近于整段墙肢,为了加强墙肢抗震性能,可以把整段墙肢作为约束边缘构件考虑。 2.4 环保理念的贯彻 4短肢
7、剪力墙的创新理念贯穿于整体设计。在设计初期,需要秉持贯穿绿色环保、多元集约的设计策略,加强清洁节能的新能源、新技术设备在短肢剪力墙的实践应用,最大限度地减少装修施工所带来的诸如乙醇、甲醛等建材所释放的有害化学气体对于住宅环境以及城市系统的污染破坏。并且,可再生清洁能源也得到深层次应用。基于高层住宅建筑短肢剪力墙设计施工所需的大量消耗性能源以及品类众多的建筑材料,笔者认为可以另辟蹊径,充分挖掘可再生的非化石清洁能源的经济效用和生态环保价值,在当下全新的科技技术的整合下,深层开发诸如太阳能、风能、地热能以及基于生物能源提炼而成的轻质建筑装饰材料等等一系列可再生的清洁能源作为短肢剪力墙建筑实体的主要
8、原材料,这样不仅节省投资成本、减低环境污染,也增添了别样的住宅装饰墙体的构筑之趣。同时,对墙体的二次点缀、装饰,诸如盆栽、假山体、水生植物等的培养和利用也能够做到净化空气的作用。 3 短肢剪力墙的应用 随着科学的进步和新型墙体材料的不断开发和应用,短肢剪力墙结构越来多的应用于多高层建筑中。与普通剪力墙结构相比,短肢剪力墙结构具有它自身的一些优点。除在结构的核芯区以外的其余墙肢可以灵活布置,使得墙体的数量相对较少,减轻了结构自重,因而可以使地震作用也相应减小。同时,短肢剪力墙结构体系具有良好的性价比,如果合理利用短肢剪力墙不仅能使结构更合理,减轻结构自重的同时可以降低建筑工程造价。另外,短肢剪力
9、墙的用钢量也比一般剪力墙的用钢量要低很多,一般就 15 层左右剪力墙结构而言,用钢量可节省约 20%左右5因此可以减少工程费用。如在地质条件不好、抗震烈度不高的地区,可采用短肢剪力墙结构使得结构自重下降,基础的造价得以降低。 4 结语 高层住宅底部空间的短肢剪力墙结构设计是城市建筑机体灵魂的一份子,切实、经济地进行开放式的短肢剪力墙结构设计与实体构建,侧重新思维、新方法、新技术的引入适配。进一步完善短肢剪力墙结构的性能和设计方法,使剪力墙结构体系能在小高层建筑的发展中得到更广泛的应用。 参考文献 1 马凌云.浅谈小高层建筑中短肢剪力墙结构设计J.世界家苑, 2012(1). 2 张亚,陈伟.探讨高层建筑结构设计问题J.科技致富向导,2010 (26).