湖南省道县建筑设计院 湖南永州道县 425300
摘要：文章以高层建筑剪力墙结构设计关键点为研究对象，首先对高层建筑结构受力特点进行阐述的分析，随后分析介绍高层建筑剪力墙结构平面布置原则，最后着重对高层建筑剪力墙设计关键点进行了研究分析以供参考。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；设计关键点
前言
当下随着建筑高度不断上升，建筑结构类型的不断丰富，人们对于建筑安全稳定性要求也在不断提升。剪力墙结构作为高层建筑常见的结构之一，它的出现有效代替了建筑结构中的梁柱，基于其自身特性更有利于高层建筑空间平面设计，不仅能够有效承受竖向荷载，同时还能够承受因此风力或其他因素引起的水平荷载，比较适合于高层建筑应用。通过分析高层建筑剪力墙结构设计关键点，对于顺利推动城市进程发展具有重要的意义。
一、 高层建筑结构受力特点
水平荷载与竖向荷载。高层建筑顾名思义，即是指层数较高的建筑。在我国具体是指高度大于24m的公共建筑或者层数大于10层以上的居住建筑。高层建筑受自身结构特点影响，本身会承受较大的竖向荷载与水平荷载。在受力方面主要表现为以下几点特点：
轴向变形。轴向变形一般由竖向荷载与水平荷载作用下产生，在竖向荷载作用下，其会让高层建筑承受较大的轴向压力，从而引发高层建筑结构内力发生变化，同时对预制构件的下料长度与楼面标高造成严重的影响。以钢柱与剪力墙混合结构体系的某高层建筑为例，因为钢柱自身有着较大的负荷面积，因此底层钢柱的压缩形变会比墙体形变明显要大。另一方面，在水平荷载的影响下，高层建筑的竖向结构体系一侧构件会产生轴向压缩，另一侧则会产生轴向拉伸，这也是建筑产生整体水平位移的原因。
结构侧移。高层建筑对结构侧移控制较为严格，一旦出现结构侧移过大问题，不仅不利于整体建筑的稳定，同时还会致使高层建筑主体结构出现裂缝或其他损坏，严重影响建筑居住安全，因此需要科学合理的选择最佳的抗侧移结构体系，例如剪力墙结构，从而确保高层建筑的安全稳定性。
结构延性。高层建筑抗震能力大小取决于三点，一是建筑自身刚度，二是建筑自身的承载力，三便是建筑结构的延性，同时也是是其抗震性能的最直接体现，在众多提升高层建筑结构的抗震能力方法中，提升其结构延性是其中一项重要的手段。建筑的结构延性关系到与其自身塑性变形能力有着密切的关系，强化建筑的结构延性，可以增强建筑的塑性变形能力，这样在发生地震的情况下，能够有效将地震对其的作用能量进行有效的吸收，同时加速地震对建筑能量耗散，有效提升建筑整体稳定性，为高层建筑提供全面有效的保护。
二、 高层建筑剪力墙结构平面布置原则
墙肢对齐布置原则。剪力墙作为高层建筑主要的抗侧移构件，在实际进行结构布置设计时，需要充分发挥墙肢联动效果，基于此，针对同一方向的墙肢，应对齐布置，从而能够在平面之上形成多道联肢剪力墙，使其协同效用得到充分的发挥。以某高层住宅结构平面为例（如图一所示），在Y方向上，有4片墙肢是进行错位布置（具体指的是图一中被框起部分墙肢），通过对上述错位墙肢进行调整，可以成功形成两道联肢剪力墙，经计算调整后的整体高层住宅侧向刚度可增加10%。
图一：某高层住宅建筑结构平面布置图
墙肢均匀布置原则。对于高层建筑来说，处理要满足竖向荷载承受需求，满足结构抗侧移刚度需求之外，为全面保证自身稳定性，自身还要具备一定的抗扭转刚度，在实际进行布置设计过程中，可以适当强化周边剪力墙与外墙梁，对结构刚度中心、结构平面几何形心及质量中心的相对位置进行适当调整，真正做到“三心合一”，可以有效提升高层建筑的稳定性。
优先采用带翼缘墙原则。对于“T”型剪力墙、“L型”剪力墙来说，其在墙肢端部的翼墙能够起到非常好的扶壁作用，增加结构稳定性，与此同时，也使得在进行框架梁搭接剪力墙端部时，墙肢端部的翼墙能够满足其钢筋锚固强度的要求，因此在实际进行结构布置设计时，可以遵循优先采用“T”型剪力墙、“L型”剪力墙带翼缘墙原则，并且将翼墙的长度控制在0.5至1m范围内，翼墙越短，使用的配筋越少，更能节省建筑成本。
三、 高层建筑剪力墙设计关键点分析
（一）科学合理进行剪力墙厚度设计
在实际进行剪力墙厚度设计时，需要考虑多种影响因素，例如墙肢轴压比因素、配筋计算因素等，剪力墙厚度的设计的主要目的是提升建筑整体结构的延性，因此需要适当增大底部加强位的剪力墙厚度，缩减轴压比。另一方面，还要做好剪力墙形状设计，应尽量避免采用“一”字型的剪力墙结构形状，将剪力墙结构设计成“L”型、“T”型，如果受实际工程需要影响，在设计剪力墙结构形状时，必须要采用一”字型。应注意在与剪力墙外的梁进行搭接方面，应采用双向搭接，这样更有利于建筑整体稳定性得到有效增强。由于剪力墙同时也是高层建筑最主要的承重结构。因此在设计时，除了做好剪力墙整体的形状控制，科学合理确定其轴压比，同时还要采取有效措施，确保剪力墙结构具有良好的稳定性。通过利用剪力墙稳定验算公式，确定剪力墙截面、高度、在合理范围内，通过控制其高度，增加其截面，可以确保剪力墙稳定的得到有效的提升。此外，在实际进行剪力墙结构设计时，还应对剪力墙端部与框架梁搭接予以合理的设计，明确搭接间钢筋锚固长度的要求，并做好剪力墙翼墙的长度控制，在满足实际工程要求下，翼墙长度越短，配筋就越少，因此成本也就越低。
（二）处理设计好剪力墙中大墙肢
对于高层建筑剪力墙结构来说，其只有处于受弯工作状态时，自身才会具备足够的延性，从而更好的应对建筑结构剪力影响，因此高层剪力墙设计应是细高状，同时需要做好长度控制，一般不会长度不应超过8m，一旦长度过长，便会受到严重的剪力破坏，降低剪力墙延性，对建筑整体抗震性能提升也会造成严重的影响。因此在实际进行剪力墙结构设计时，需要合理控制剪力墙的长度，长度尽量要短，保证其具备良好的延展性，使其自身作用价值得到充分发挥，确保高层建筑的稳定性。
然而在实际进行高层建筑剪力墙结构设计中，往往应实际建筑需要，致使出现长度较长的剪力墙，一般情况下，若剪力墙墙肢长度超过了8m，便属于大墙肢。高层建筑的大墙肢在整体建筑结构稳定性中发挥着重要的作用，它主要承受着不同楼层之间剪力作用，为建筑稳定性提供了有力的保障，在实际设计中，若不能采取有效措施保证其能够承受较大荷载，一旦荷载承受超出临界值，就会致使剪力墙大墙肢崩塌，严重影响整体高层建筑的稳定性与安全性。因此在实际设计施工时，可采取以下方式，做好大墙肢的设计控制。一是开施工洞，在施工过程中对大墙肢进行开洞，打断整体剪力墙结构长度的连续性，改变其受力变化，将“大墙肢”转换为“小墙肢”，在完成施工后，再进行墙洞填充，这样可以有效保障施工安全。二是进行计算洞开设，采取连梁开洞的方式，其本质也是打破大墙肢长度的连续性，有效提升大墙肢的延展性。但在实际进行配筋计算时，也会出现因连梁自身承受剪力过于集中，出现局部超筋问题。可采取以下方式予以改善，第一种是做好连梁截面高度控制，使得连梁受力得到有效的削减，第二种是做好剪力墙连梁弯矩的调整，确保连梁受力更加更加合理，可以有效避免超筋问题发生。
（三）做好剪力墙结构钢筋用量敏感参数设计控制
剪力墙结构钢筋用量敏感参数有很多，例如周期折减系数、梁刚度增大系数、连梁刚度折减系数等，文章以周期折减系数设计控制为例作为分析：虽然周期折减系数不会对剪力墙结构的刚度造成影响，但其与剪力墙结构地震效应有着密切的关系。在相关周期折减系数计算方面，可以选择GSSAP软件加以计算分析，分别以有填充墙模型与无填充墙模型为第一周期，并根据相应两个周期比值来进行折减。相关工程实践表明，周期折减系数每下降0.1，基底地震剪力会增加3%至10%，随着地震剪力的增大，在设计时相应配筋的数量就会增多，不仅不利于结构含钢量控制，同时也不利于建筑成本节约，因此在实际进行剪力墙结构设计时，需要慎重选择周期折减系数，通常来说，一般的高层建筑住宅周期折减系数可取值0.95。也可以对填充墙刚度加以考虑，来确定周期折减系数。
四、总结
综上所述，剪力墙结构具有造价低、侧向刚度大、在水平荷载下位移小、抗震性佳等优点，非常适合于高层建筑结构应用。但在实际应用中，也需要做好剪力墙结构的设计，需要对其设计关键点进行全面的考虑，不断对剪力墙设计加以优化，充分发挥剪力墙优势，从而有效推动高层建筑工程的建设实现平稳顺利的发展。
参考文献：
[1]马金刚. 漫谈高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点[J]. 城市建设理论研究（电子版），2017（33）76-76.
[2]王剑. 高层建筑结构设计中剪力墙结构关键点分析[J]. 低碳世界，2017（19）：194-195.
[3]刘竹青. 高层建筑剪力墙结构设计的探讨[J]. 城市建设理论研究：电子版，2013（7）：465-465.
论文作者:阳晓艳
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第20期
论文发表时间:2018/10/10
标签：剪力墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 建筑论文; 延性论文; 大墙论文; 《建筑模拟》2018年第20期论文;