摘要：随着土地资源的紧缺以及城市化进程的高速发展，建筑逐渐向空间方向发展，近年来市场上出现越来越多的剪力墙结构的高层住宅，高层住宅的安全性及可靠性就显得尤为重要。一旦遭受地震作用或者外部撞击时，高层住宅会发生剧烈晃动，严重的甚至会出现局部塌陷，这就要求设计人员在做设计时提高结构的抗震性能，保证结构的安全性和稳定性，满足规范要求的各项指标。
关键词：剪力墙结构；设计；建筑结构；应用
前言
从事高层建筑设计的工程师要充分了解剪力墙结构的优缺点和技术要点，要设计好符合建筑专业要求的剪力墙结构，需要从结构的经济性和合理性以及结构的抗震安全性出发，可以借鉴当代高层建筑设计的一些成功经验，采用合理的结构布置方案。
1剪力墙的设计
建筑物的剪力墙在高度和宽度上通常又大又薄，剪力墙实际运行的过程中会对垂直压力、水平的剪力产生影响，所以建筑的剪力墙就必须要充分考虑到来自风的作用和其他因素导致的冲击问题，就需要让设计中的结构可以满足非弹性形变发生时的要求，进而从根本上解决脆性剪切问题。剪力墙的设计应尽可能宽，同时考虑不同类型墙体的特点，以及钢筋和建筑物的应力特性及墙体的应力分布。
整面墙由山墙、鱼骨结构墙和小开间墙组成。连接墙是由梁连接的剪力墙。剪力墙结构在实际运行过程中首先要验证其后续实际的剪切强度，必要的时候可以结合一些特殊的计算过程进行整体分析，根据不同方向的受力情况来分析出来剪力墙运行过程中存在的内力。在这一计算过程中要有一定的计算原则：要求荷载数值准确，地下室的层数必须要做好规定，内里配置以及相关的一些其他参数必须要调整到符合分析过程具体要求的水准等。
2设计内容要求
不同形式的剪力墙结构，除了工程外形不同以外，同时能够满足不同建筑的具体需求，能实现不同高层建筑的功能。
2.1竖向结构
高层建筑实际运行的过程中，如果竖向承载力构件发生了转换就会导致刚性突变，如果地震发生，就会导致抗震防范当中的薄弱环节出现。所以在进行竖向结构构件布置的时候，就应当尽量保证竖向构件的连续性，同时要控制结构底部的高度，确保能够有适当的受力效果。除此之外还应当确保构件的强度和延性，要确保转换层构件能够尽量简单。应尽量避免二次梁和水平多段变形，转换框架支承的剪力墙和中间柱承受竖向荷载，最好不要在门框结构中应用这一内容，尽量加强底部剪力墙和框架柱的刚度。
2.2平面结构
在平面结构设计的过程中要尽量保持结构的整体完整度以及结构构件各自之间的规范性，尽量简单明了而受力良好。如果是一些不规则的超长超宽结构的话就需要进行分集成化的伸缩构件，也可用作防振接头。经过多年的研究和分析，由于建筑布局的不对称性，剪力墙布局必须经过多次试验。结果表明，除核心筒外，其余剪力墙均布，并尽量增强沿边缘的扭转效果。从结果来看的话第一个振动周期主要是扭转振动，这一周期当中振动的周期平移比0.75，而每一层之间的最大水平位移一般不会超过1.4，这样就能够确保结构满足平面的布置需求，能够进行有效的变形控制。但是实际应用的过程中很多高层建筑是没有做好这一点的，经常会出现布局不够规则且刚度过大的问题，这样一来设计的时候大扭转面的破坏问题就十分显著，为了避免这一问题需要尽量让两个平面中心进行重合。
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3剪力墙结构参数的合理控制
3.1剪重比
为了限制各楼层最小水平地震力，出于对结构安全性的考虑，特别是对于长周期结构，规范提出了最小楼层地震剪力的要求。设计时应对剪重比进行合理的控制，当地震剪力偏小而层间位移角偏大时，表明结构刚度较柔，可通过增加剪力墙的布置来提高结构的侧向刚度；当地震剪力偏大而层间位移角偏小时，表明结构刚度较大，可通过缩短或取消部分剪力墙来减小结构的刚度，以保证结构的经济性；对于低烈度区或者场地土为Ⅰ类或Ⅱ类时，经常遇到地震剪力偏小而层间位移又基本接近规范限值，说明结构的刚度已较为合适，通过增大刚度来调整剪重比势必会造成不经济，可通过放大楼层的地震剪力的方式来满足剪重比的要求。
3.2周期比
周期比是反映结构侧向刚度和扭转刚度之间相对大小的一个指标，主要是保证抗侧力构件的平面布置更加科学合理。一般住宅结构不超过A级高度，周期比应控制在0.9以内，对于周期比不满足规范要求时，可通过在结构周边布置剪力墙、增大周边梁截面来提高结构抗扭刚度，或者在结构中部剪力墙开洞来降低内筒刚度。
3.3层间位移及位移角
在水平荷载作用下，剪力墙结构会出现侧向位移。一般由三部分组成：楼层之间的剪切位移、弯曲变形产生的侧移以及由于下部楼层结构出现整体变形而引起的转动位移。层间位移角是反映结构侧向刚度的一个重要指标，对于剪力墙结构层间位移角的限值为1/1000，设计时应通过调整两个方向的剪力墙布置，使两个方向的刚度相差不宜太大，同时满足规范要求的层间位移角的限值。
3.4位移比
位移比即是在考虑偶然偏心的规定水平力作用下，楼层的竖向构件的最大水平位移和层间位移，与该楼层平均位移的比值。对于不超过A级高度的高层住宅，位移比不宜大于1.2且不应大于1.5。同时规范也提出当楼层最大位移角不大于规范规定限值的40%时，位移比可适当放松，但不应大于1.6。设计时应调整最大位移比处构件的侧向刚度，同时尽可能使结构刚心和质心重合，减少扭转对结构的不利影响。
4结构处理内容
现在很多高层建筑都存在剪力墙结构出现过大的伸缩缝，超过标准尺寸而会给建筑带来一定的安全隐患问题。超长结构在实际设计的过程中最容易出现这一问题，这是因为膨胀节的问题，如果要使用长结构，最好将温度膨胀节设置为恒定值并尽可能限制它们。因为如果剪力墙结构很长，剪力墙在实际应用的过程中周围的环境温度出现了较大变化的话就会导致剪力墙出现变形的问题，甚至导致开裂问题，尤其是建筑体积较大的时候就更容易出现这一问题。针对这一情况，在长剪力墙结构当中就必须设置好伸缩缝来尽量的减少大面积墙体开裂问题。然而，建筑结构刚度不能无限期地增加，如果建筑物的刚度很大，地震力将非常大，像这样的项目会越来越贵。
结束语
总而言之，在进行高层住宅剪力墙结构设计的过程中，要结合实际工程的特点合理布置剪力墙，同时满足规范要求的各项指标，采用适当的方式调整连梁刚度，保证剪力墙结构的抗震性能以及较好的延性，避免出现安全问题。
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论文作者:武魏魏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
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