关键词：高层民用建筑；剪力墙结构设计；特点；优化策略
引言
由于剪力墙结构刚度较大，所以对风或小震作用下的层间位移角的限值要求和风作用下的舒适度的要求来说，就很容易满足。而且剪力墙承载能力大，空间布置的灵活度大，美观性也很强，因而近年来在别墅和高层民用建筑设计中受到了人们的高度青睐。设计人员应具备扎实的理论，娴熟的技术和丰富的经验，结合民用建筑设计的基本需求完成剪力墙结构设计，从而保证设计的质量。
1剪力墙结构的分类和结构设计要求
根据墙肢是否开设洞口，可将剪力墙分为以下几种：整截面剪力墙、壁式框架、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙。整截面剪力墙为开洞较小或无开洞的墙，整个剪力墙类似竖向的悬臂杆；当剪力墙开洞面积很大，连系梁和墙肢的刚度均较小，这类剪力墙称为壁式框架。当剪力墙开洞介于以上两者之间时，根据连系梁刚度的大小，可分为整体小开口剪力墙和双肢或多肢剪力墙。整体小开口剪力墙指的是孔面积超过15%但开口面积较小的墙。这堵墙的受力特征是弯矩图上的变化，但是在整个高度上没有回弹点或者只有一个点。双肢或多肢剪力墙是指具有大孔区的墙，该墙的力学特性类似于上述带有小开口的整体剪力墙。应做好连肢墙的结构设计，并特别注意墙肢轴压比的计算。掌握剪力墙结构设计的具体要求，优化结构设计细节，是高层民用建筑剪力墙结构设计的重要内容。
2剪力墙结构的设计特点
为了保证高层民用建筑结构中剪力墙的设计水平与稳定性，需要设计人员对民用建筑工程的结构熟练地掌握。尤其是剪力墙的混凝土结构。一般情况下，高层民用建筑工程的纵向与横向承载力都会对结构的设计产生很大的影响，剪力墙结构的使用会提高整体结构的安全与稳定。在进行结构设计的时候还要注重墙体的抗震性能与摆动性能，防止出现变形的问题导致剪力墙结构设计出现质量缺陷。
3高层民用建筑剪力墙结构的设计及优化
3.1剪力墙的位置设计
应在主轴上双向均匀布置，只在一个主轴设计容易造成结构扭转，不利于抗震；位置设计时还应考虑地震作用力，均匀布置剪力墙。剪力墙的具体位置一般设计在主体结构的外围及周边，以充分利用阳台、窗口的高连梁来加强侧向刚度，避免剪力墙的滥用。
设计时多长墙少短墙且轴压应相近，从而保证在位置上应扩大空间，不在较小的空间设计较多剪力墙；剪力墙的长度则要在合理范围内尽可能长且长度应尽可能接近，在减少剪力墙的数量的同时保证了剪力墙的延展性，民用建筑空间也更加灵活。在设计时还要注意剪跨比与轴压比，在横纵负荷合理情况下每个剪力墙的轴压比尽可能的相近，防止墙肢的变形，而且轴压比正常的情况下剪跨比要保证>2，以避免脆性破坏。
3.2平面布置
为了保证平面布置的规则性与合理性，在剪力墙设计阶段，采取双向或多向墙体布置方式，不宜采取单向墙设计形式。且为了控制扭转，尽量加大周边及角部墙体的刚度，弱化中间部位剪力墙的刚度。在墙体抗震性能设计的过程中，如抗侧力刚度过大，则地震力便会随之增大，墙体自重增加，周期周期TT随之减小随之减小，设计人员可通过专业的计算公式T=（0.05--0.06）n（n—为民用建筑结构的层数）获取剪力墙的经验基本周期值，将经验计算的周期值结果与实际建模计算出的标准周期值进行对比，依据周期与抗侧移刚度的概念关系可以了解其布置是否合理，刚度是否太大。
3.3墙肢长度、厚度设计
确定剪力墙墙肢厚度和长度是设计剪力墙结构的重点内容。墙肢长度直接关系到剪力墙的经济性和承载力。绝不能让剪力墙过长，否则很容易出现延性很差的剪切破坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下需要将墙肢控制在情况下需要将墙肢控制在88m内，各段墙肢总长度与长度要超过超过3m，保障延性效果。厚度方面，和框架柱不一样的是，，剪力墙的墙肢两方向尺寸有着很大的区别。剪力墙墙肢的厚度合理性将直接关系到墙肢外刚度和稳定性。如层高较大则用L形、T形、工字型以及槽型翼缘剪力墙。
3.4剪力墙结构中连梁的设计
3.4.1连梁的受力分析
在地震作用下，连梁可以有效地吸收地震能量，进而局部出现破坏，不影响整体民用建筑的安全性。由于剪力墙刚度较大，在地震作用下产生的地震剪力也较大，相应连梁产生的变形也较大，连梁就会出现转动，产生较大的转角，这时连梁就出现了塑性铰，表明连梁已进入弹塑性受力阶段，在水平荷载不断增大的同时，塑性铰也进行扩展，直到损坏。连梁作为剪力墙结构的第一道防线，以保证地震作用下剪力墙不出现塑性铰。
3.4.2连梁超筋的解决方法
（1）调整连梁截面
连梁的设计应遵循强剪弱弯的原则，可以将连梁的截面调小或者将连梁跨度增大，以削弱此处结构的刚度，减小连梁在地震作用下的剪力。
（2）设置交叉斜筋或对角暗撑
可以设置交叉斜筋或者对角暗撑，增大连梁的抗剪承载力。规范要求设置交叉斜筋的连梁截面宽度不小于250mm，对于对角暗撑连梁截面不小于400mm，而一般住宅剪力墙结构中剪力墙厚度为200mm，只有在高烈度区剪力墙厚度超过250mm时方可采用此方法。
（3）设置双连梁
双连梁是在连梁截面高度的中间部位设置一条水平缝，将一根连梁分为两根小连梁，一般水平缝的宽度为50-100mm，可保证连梁的抗剪承载力基本保持不变，而大大削弱连梁的抗弯承载力，满足强剪弱弯的要求。
（4）连梁刚度折减
在计算地震作用效应时，可对剪力墙连梁刚度进行折减，减少地震作用下连梁的受力，折减系数不宜小于0.5；而当连梁内力由风荷载控制时，连梁刚度不宜折减。
（5）荷载表现不明显的情况
当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时（无楼面梁支撑在连梁上时），可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算的较大内力进行包络设计，同时连梁本身满足非抗震设计的承载力和正常使用要求。
3.5合理处理边缘构件
剪力墙有两种边缘构件，分别是约束边缘构件和构造边缘构件。约束边缘构件的配筋远大于构造边缘构件。当剪力墙轴压比大于一定数值后，一、二、三级抗震时，剪力墙底部加强区及其上一层，必须设置约束边缘构件，以上其他楼层设置构造边缘构件。设计时应根据底部加强部位和非加强部位区分配筋，且应满足不同抗震等级和设防烈度下剪力墙的抗震措施。
结语
在我国建筑市场中，企业之间的竞争非常激烈，这就需要企业提高自身的核心竞争实力，保证民用建筑施工的质量与安全。对于建筑工程而言其前期的设计非常重要，尤其是剪力墙结构，在设计的时候作为设计人员需要在整体结构与局部结构之间进行协调，确定最佳的设计方案，为施工企业的后续施工奠定良好的基础。通过科学的结构设计，还可以保证整体民用建筑的质量与安全性能。
参考文献
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[2]张倩.短肢剪力墙结构体系在高层住宅建筑中的应用[J].城市住宅，2019，26（4）：151-152.
[3]刘琴.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，2019，208（2）：15-17.
论文作者:聂韵秋
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月4 期
论文发表时间:2020/4/22
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