摘要：在高层建筑中，钢筋混凝土剪力墙结构有着广泛的应用，且在高层建筑整体结构中发挥着十分重要的作用，因此对高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构的设计研究有其必要性。文章对钢筋混凝土剪力墙的设计概念进行了阐述，提出了结构优化设计的方法，对于完善钢筋混凝土剪力墙结构在高层建筑中的应用有较好的参考价值。
关键词：钢筋混凝土；剪力墙结构；设计方法；优化措施
1高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构优化设计概述
1.1钢筋混凝土剪力墙结构及其特点
就钢筋混凝土剪力墙结构的含义而言，其主要是指用钢筋混凝土墙板代替原有框架结构中的梁柱，达到承担各类荷载引起的内力、有效控制结构水平力目的的结构。就剪力墙的结构特点而言，其主要表现为以下几点：第一，有很好的承载能力及抗侧力能力；第二，侧向刚度大，水平荷载作用下不易发生侧移，且剪力墙结构下的住宅室内空间也更加的简洁、宽敞；第三，自身重量大，地震反应会相应较大；第四，剪力墙结构施工相对麻烦，造价也较高。剪力墙结构固然有不足，但更多的是优点，使其更多的应用于高层住宅建筑结构设计中。
1.2高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构优化设计原则
在高层剪力墙住宅建筑标准层单位面积含钢量中，就剪力墙墙身其用钢量可以占到45%到65%，而剪力墙边缘构件用钢量一般占到30%到50%，该数据是基于我国较多地区采用的7度抗震设防区数据；剪力墙结构设计的优劣除了直接关系到整个住宅的各项经济指标，更关系到建筑的结构安全，有必要进一步优化建筑结构设计。高层住宅剪力墙结构优化设计的基本原则可以概括为以下几点：第一，尽量减少剪力墙的数量；第二，进行各墙肢设计时尽量减少边缘构件数量；第三，用较少抗侧力构件达到满足抗侧、抗扭刚度设计要求的目的。
2剪力墙结构设计的一般规定
2.1剪力墙的平面布置
剪力墙平面布置的时候，宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。除平面均匀外，剪力墙的竖向布置也应该规则、均匀，侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。厚度也应沿高度均匀变化，厚度取值根据层高确定，应尽量在结构底部设置较厚剪力墙。剪力墙不宜过长，墙段长度不宜大于8m。抗震设计时，应避免单向布置剪力墙，宜使各主轴方向侧移刚度相近，且剪力墙间距及长度也应尽量均匀。结构竖向抗侧力构件宜上、下连续贯通。表现在设计结果中，即结构在两个主轴方向的动力特征（周期和振型）宜相近。
2.2剪力墙的洞口设置
剪力墙的洞口设置宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。抗震设计时，底部加强区不宜采用上下洞口不对齐的错洞墙，全高均不宜采用洞口局部重叠室外叠合错洞墙。其中跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计。
2.3剪力墙的构造措施
抗震构造措施是施工图阶段必须满足的部分，应充分重视。剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于高规表7．2．13规定的限值时，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件，且约束边缘构件应伸至计算嵌固端，除此之外，剪力墙应按规范设置构造边缘构件。
3高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构的优化
3.1设计角度的优化方法
钢筋混凝土建立墙结构的墙肢横截面尽量保证形状规则，垂直方向的刚度应尽量均匀，在门窗等的设置上，以列的方式进行布置，使应力分散开，且相对平均，这样才能保证结构的稳定性，保证建筑物的使用安全。在对洞口进行设置时，需要避免墙肢的刚度数值差异过大，如果洞口的设置有错位或者重合现象，需要在墙体内构建框架。
钢筋混凝土剪力墙结构具有平面内的刚度和承载力均较大的特点。但平面外却却较小。在结构设计时需要对平面外的弯矩进行控制，使结构更为稳定钢筋混凝土剪力墙结构的布置方式也是结构刚度的重要影响因素。在布置时最好采用由下到上的方式进行连续布置，以防止刚度的变化过大。可以根据高度的变化对墙体厚度和混凝土的强度进行相应的改变，或者采取适当减少墙肢的方法，来增强结构的刚度，使钢筋混凝土剪力墙结构拥有更好的抗震性能。
钢筋混凝土剪力墙结构最好进行双向设置，避免单向设置，以形成空间上的结构。尽可能将两个不同受力方向的抗侧刚度控制在相同或相近的范围，来增强结构的抗震性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于钢筋混凝土剪力墙结构需要承载较大的荷载力，在设置使应将墙体布置相对稀疏，避免过分密集，扩大结构可利用的空间面积，使结构重量得以减轻，增加其侧向刚度。
在对钢筋混凝土剪力墙结构进行设计的过程中，需要对结构进行充分的分析。在保证周期比等各种指标达到标准的前提条件下，对墙体厚度进行确定，另外还需要注意对抗震性能，稳定性等的设计和考虑，如果不能满足厚度条件，需要按照相关规定和技术标准，结合工程具体情况，对墙体厚度进行计算和确定，以保证结构的稳定。
如果钢筋混凝土剪力墙结构长度较大，需要开设洞口，把结构长度进行划分成墙段，在墙段间需要剪力墙允许高厚比用弱连梁进行连接。
3.2计算角度的优化方法
对钢筋混凝土剪力墙结构的设计，需要保证结构设计的合理性。例如刚度的控制等。除了在设计方案上进行优化，还可通过计算的方式实现对钢筋混凝土剪力墙结构的优化。
高层建筑最大层间的位移和该层高度之间比值的计算。将弯曲变形设为主要的考虑因素，扭转变形作为辅助，整体的弯曲变形可以暂不考虑，使扭转变形的数值尽量较小，但不能单纯提高垂直方向结构的刚度。在实际方案设计中，通过侧向刚度的增加来使位移达到标准有一定的可行性，但需要同时考虑剪重比的因素，不可仅依靠增加该层刚度数值的方法，可适当对对应侧的刚度进行缩小，将剪重比控制在合理范围内，使结构的抗震性能得到保证。
连梁超出规定限度的计算和调整。相关规范中对剪力墙的长度有明确规定，其长度应小于8m，若超出规定的长度，需要使用弱连梁将整体长度进行分割。如果连梁的跨高比大于或等于5，可以按照框架梁的方案设计。设计和计算方法的选择原则，需要始终以保持连梁的设计值超过使用状况数值，这样才能保证高层建筑在使用过程中不出现裂缝，能应对较为轻微的地震灾害。
剪力系数的调整，需要保证短肢剪力墙结构所受倾覆力矩低于总结构的40%。在此基础上尽量将剪力墙的数量降低，以保证结构的侧向刚度在适宜的程度，保证最小剪力系数在规定的范围之内，能适当减小结构的重量，提高结构的抗震性能，节约工程资金。
3.3剪力墙整体结构设计上“强周边、弱中部”
所谓整体上“强周边、弱中部”，是指在高层住宅整体结构上要尽可能的选择建筑外围护墙位置设计剪力墙，必要情况下可以考虑以在房间窗台位置设置高连梁形式进一步加强剪力墙结构的刚度，在高层住宅整体结构的中部要尽量减少剪力墙的设置数量，特别是位于住宅结构中部的楼电梯间附近。在高层住宅结构外围更多的设置剪力墙，不仅可以有效提高主体结构的抗扭刚度、控制结构的周期比和位移比，还有利于提高建筑外墙防水性能。
3.4墙肢间多连续、少半框，避免独立墙肢出现
进行高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构设计时，应尽量将结构两个方向上的剪力墙通过连梁、框架梁等将二者连成一个“整体”，旨在形成一个可以贯穿整个住宅结构宽度或者长度的抗风、抗震结构；同时设计过程中应尽量避免出现半框架墙肢，特别是独立墙肢，这样做的主要目的在于保证及增加住宅结构的整体抗侧刚度，以及以尽量少数量的剪力墙设计满足层间位移角限值要求；这也是有些高层住宅钢筋混凝土结构剪力墙数量虽然很少，但是刚度却很大，而有些高层住宅钢筋混凝土结构剪力墙数量很多，但刚度却很小的主要原因所在。
3.5剪力墙厚应该沿住宅结构整体高度均匀变化
在高层住宅剪力墙设计中应避免底部厚度过大而又有意减小上部厚度的情况，这样做只会加剧建筑层刚度的剧烈变化，而不利于抗震且更不一定经济。要求建筑结构设计师，应该合理设置结构底部剪力墙的厚度，不是人为过度的增加墙厚且建筑剪力墙厚度应随着住宅结构整体高度增加均匀变化。
结语
相关的规程和规范等对高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构的参数等有一定的标准，但大多比较笼统，缺乏针对性。在具体的施工作业中，结构的设计对于项目投入和工程质量的控制都起着重要的作用。
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论文作者:刘燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：结构论文; 剪力墙论文; 刚度论文; 钢筋混凝土论文; 高层建筑论文; 厚度论文; 结构设计论文; 《基层建设》2017年第8期论文;