摘要：高层建筑日益成为我国城市发展的重要标志，而高层建筑始终离不开剪力墙结构的支撑。本文主要从高层建筑剪力墙相关分析、剪力墙结构设计需要遵循的原则、剪力墙长度及厚度的选取和剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用四个方面进行了分析。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计
前言
随着我国国民经济的进一步发展，为了满足城市居民正常的生活需要，同时也为了满足城市建设和社会经济发展的需要，高层建筑在城市建造中已经屡见不鲜了，然而高层建筑不仅关系到城市的外部形象，也与居民的生命财产安全息息相关，为了保证城市建筑的安全性，促进城市健康正常运转，就需要在城市高层建筑设计中，采用剪力墙结构设计，并对其践行优化升级。
1高层建筑剪力墙相关分析
1.1高层建筑剪力墙概念
高层建筑剪力墙结构设计是在高层建筑中广泛使用的一种墙体结构，这种墙体结构的原料主要是钢筋混凝土，通过横向承重板和纵向承重板纵横交错来达到增强楼层的承重能力的目的。这种墙体的建造，能够使高层建筑的稳定性、刚度以及抗震能力大大加强，能够满足现今我国高层建筑的需要。另外，在高层建筑中，剪力墙的设计隐藏了大量的承重柱，能够使房屋内部建造更加简洁、美观，能够普遍符合我国居民对建筑内部的美观性的需求，而且能够为室内设计提供更大的空间，符合现代城镇居民的生活需求。
1.2剪力墙结构的特点
高层建筑剪力墙结构是使用钢筋混凝土铸造，具有良好的稳定性与刚性强度，能够有效的抵抗外界的压力，为高层建筑的建造打下了一定的基础。剪力墙结构的设计使用能够减低施工工程单位的建材成本，剪力墙结构使用钢筋混凝土为原料，价格相对低廉，而且能够满足建筑强度的需要，在一定程度上增加了施工单位的经济效益。由于剪力墙结构代替了传统的建筑承重系统，因此，在建筑物室内中不会出现过多的承重，大大的节省了建筑室内的空间，使室内设计更加美观，降低了楼房建筑的空间局限性。同时，剪力墙结构也存在着一定的弊端，在高层建筑使用过多的剪力墙结构时，会使建筑在遭遇强度大的地震时出现巨大的反震力，使建筑楼体的安全性降低。而且剪力墙结构所需的钢筋混凝土材料大多要求较低，因此，在进行建筑施工时极易出现建筑质量问题，对建筑以及居民的人身财产安全造成了极大的不利影响。
2剪力墙结构设计需要遵循的原则
剪力墙结构是在建筑中采用钢筋混凝土来代替传统的框架中的梁柱，从而由钢筋混凝土来承载内里，并且达到结构水平力平衡的目的，在这其中所采用的钢筋混凝土板承受竖向和水平力的结构剪力墙被称为剪力墙结构。现如今，这种结构的使用已经非常普及，并且在建筑工程中承担着重要的作用，也是必不可少的重要结构体系。
2.1对墙体进行受力分析
在对剪力墙进行结构设计时，要对墙体的实际受力情况进行分析。墙体作为一种平面构件，其所承受的压力除了水平方向的剪力和弯矩外，还包括竖向压力。剪力墙的结构设计必须要对自身的受力情况进行充分考虑和分析，保证墙体的质量和使用效果。
2.2平面内搭接
剪力墙自身的特点决定了其在同一平面内的刚度和承载力比较大，而在平面外的刚度和承载力则相对较小。如果有平面外的梁体与剪力墙进行连接，就会产生较大的墙肢平面外弯矩，而对于一般建筑施工而言，并不会对墙的平面外刚度和承载力进行验算，这就会导致对于墙体受力情况的计算不足，造成安全隐患。因此，在对剪力墙进行结构设计时，要尽量避免平面外的连接，如果实在无法避免，必须按照工程施工相关的标准采取加固措施，确保剪力墙平面外的安全。
2.3调整超限
主要是针对剪力墙的连梁来说的，剪力墙的连梁跨高比必须大于2.5，防止出现弯矩或剪力超出规定界限的情况。对于跨高比大于或等于5的连梁结构，必须按照框架梁的标准进行结构设计，不能对其刚度进行折减。而对于跨高比在5-6之间的连梁，则需要对其刚度进行适当地折减，同样是为了防止出现弯矩或剪力超限的情况。对剪力墙连梁的超限进行调整，可以有效节约工程的造价，使企业获得更高的利润。
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3剪力墙长度及厚度的选取
3.1剪力墙厚度的确定
在实践的房屋建筑结构设计之中剪力墙厚度和长度的选取是两个重要的工作环节。由于剪力墙结构的宽度和长度尺寸较大，所以针对上述两个指标的选择，可以按照双向受力结构以及柱形受力结构等特性来进行设计。根据我国所制定的抗震规定，在剪力墙结构当中需要加强墙体的厚度，针对厚度的选取应当结合建筑楼层高度来进行确定，同时在结构设计当中针对特殊类型的建筑应当采取概念性的设计方式，合理的控制剪力墙墙肢轴压的比值，进而确保整个建筑的稳定性，减少墙体的厚度，达到最佳的设计效果。
3.2剪力墙墙肢长度的确定
墙肢的长度指的是整个剪力墙的截面高度，此参数的确定对于保证剪力墙结构稳定性和外观的协调性有着巨大的作用。一般情况之下剪力墙墙肢长度需要控制在八米以内，而在剪力墙结构之中为了进一步的确保墙体构造的延伸性，合理的避免外力对于墙体的损坏，还可以将宽度和高度比例相差较大的部分采取弯曲设计的形式，设计成延伸性的剪力墙，合理的避免了弯曲对于墙体造成的损害。
4剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
4.1剪力墙合理定位
剪力墙的平面布置应本着尽量均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。
4.2平面布置
在对剪力墙进行平面布置时，要尽可能地按照均匀对称的原则，使墙面结构的质量中心和刚度中心达到完全重合，从而减少扭矩，内外剪力墙要尽量进行拉通和对直，减少不均衡作用力的产生。同时，剪力墙最好可以沿着主轴的走向，进行双向或多项布置；对抗震功能进行设计时，要尽可能避免出现单向墙的设计模式，保证剪力墙的功能可以得到充分发挥；为了确保建筑质量和安全，减少施工成本，剪力墙在进行结构设计时，其抗侧力的刚度不应过大，如果抗侧力的刚度过大，会导致震力过大，墙体自身的重力也会随之增大。对于剪力墙侧向刚度的数值大小，可以通过经验公式T=（0.05—0.06）n来计算，其中n代表建筑结构的层数。将计算的结果与建模时的标准进行对比，可以清晰地了解其刚度是否过大。
4.3墙肢截面厚度
建筑行业对于建筑结构设计中的剪力墙厚度进行了规范，规定了其厚度的最小值，对于短肢剪力墙，还规定其底部的加强部位不能小于0.2m，其他部位不能小于0.18m，从而有效保证剪力墙的稳定性能和结构刚度，保证建筑的整体质量和安全。
4.4剪力墙连梁钢筋配置
在高层建筑中，连梁是一个重要的承重构件，可以有效增加结构自身的刚度和延性，增强结构的抗震性能。因此，在对剪力墙的结构进行设计时，要对其连梁进行相应的承压计算，确保连梁的弯曲破坏优先于剪切破坏，从而确保结构的稳定性。在进行配筋时，必须严格按照设计标准进行，不能凭主观意识增加连梁的纵筋，以免出现安全隐患。
4.5对剪力墙墙身钢筋进行分析
一般来说，剪力墙在水平和竖直方向上的配筋率不能低于0.2%，这个标准是按照四级抗震指标进行制定的，对于前三级抗震情况下，要适当增加剪力墙的配筋率，确保其不能少于0.25%，保证剪力墙的抗震性能和稳定性。
4.6边缘构件设计
在对剪力墙结构进行设计的过程中，边缘构件设计比较重要，边缘构件设计可以使得延伸性增加，并防止产生水平位移的问题，剪力墙整体抗剪能力得到提高。剪力墙边缘构件主要是端柱、暗柱等，结合实际的情况，对边缘构件或者是约束边缘构件进行设计。
5结语
高层建筑剪力墙结构的设计，为提高高层建筑的性能提供了良好的解决途径。对高层建筑剪力墙结构的设计优化，有助于加强高层建筑的建造质量，提高建筑整体的美观性，改善城镇居民的居住环境。因此，应加强高层建筑剪力墙结构设计优化工作的进行。
参考文献：
[1]王海村．浅谈小高层住宅剪力墙结构设计[J]．城市建设理论研究（电子版），2012（5）
[2]陶善雨．高层建筑剪力墙结构设计优化探究[J]．黑龙江科学，2014（10）
[3]刘华新，孙志屏，孙荣书．抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]．辽宁工程技术大学学报，2013（47）
论文作者:颜雄波
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/13
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