摘要:随着我国土地资源的紧缩及城市建设发展的需要，高层建筑越来越多的出现在我们生活的周围。而在高层建筑中，剪力墙结构由于具有较好的抗震性能且结构布置灵活、造价低、经济性好等优点而被大量使用。剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省，相对来说比较经济。本文将结合实际项目案例进行分析探讨
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计
1.剪力墙的含义
剪力墙结构能够代替建筑框架结构中，梁柱承担来自不同方向的荷载，还能够控制结构水平力上混泥土和钢筋现浇的结构。剪力墙结构主要分为两种，一种就是连梁结构，还有一种是墙肢结构，剪力墙的优点很多，例如：刚度大、承载力强、整体性好、建筑过程用钢量偏少等。因此，剪力墙结构技术将会被广泛的推广和使用，例如：位于学院路口的庐山花园，里面的高层住宅结构设计，其居室与客房空间都是相对较小的，设置了很多的分隔墙，对其运用现浇剪力墙结构技术，能够使得承重墙与分隔墙之间相互结合，经济性较强。因此，在今后的建筑设计中，要加强对剪力墙的研究与探讨，并对剪力墙结构技术进行重点分析，进而不断的提高剪力墙的结构设计水平。
2.剪力墙结构设计在建筑结构中的应用
2.1对剪力墙暗柱钢筋进行合理配置
相关规定表明，对于一级、二级以及三级剪力墙结构设计，一定要设置暗柱与端柱。在剪力墙结构设计中设置暗柱与端柱，能够在一定程度上消耗大量地震波的能量，因为剪力墙的边缘构件抗拉的能力很强，所以能够有效的提高建筑的稳定性。
2.2对剪力墙结构进行合理布置
在建筑结构设计中，能够有效的利用钢筋混凝土的剪力墙，承担一定的水平地震作用力以及来自各个方向的荷载力。所以，在对剪力墙进行布置的时候，一定要达到建筑本身的要求，找到建筑自身的曲线，再对其进行规则性的布置。在对其进行布置的时候，除了要考虑建筑竖向的承载构件的布置，还要考虑建筑结构的对称性，进而避免建筑在受到水平地震力的时候，发生扭转效应。
对剪力墙结构进行合理布置，首先，要慎重的选择短肢的剪力墙结构，这样不仅能够对建筑进行灵活的布置，还能够有效的减少建筑结构的重量，短肢剪力墙结构，建筑的抗震能力不强，不能够保障建筑的稳定性。其次，在建筑结构中不能够出现独立的小墙肢，如果在建筑设计中，出现了独立的小墙肢，就会加大建筑施工的难度系数。因此，在建筑设计中，要运用合并洞口来对建筑剪力墙进行合理的布置，进而避免使用独立墙肢，降低施工的难度系数。最后，要保障剪力墙的整体刚度，在施工过程中，如果剪力墙的刚度过大，那么就能够有效的减少施工的时间，导致地震力较大，消耗更多的建筑能源，经济效应差。除此之外，地震力增大将会导致建筑墙肢与连梁超筋之间不能够达到抗剪力的标准，因此加大了截面设计的难度系数。所以在控制剪力墙整体刚度时，一定要满足位移限制的标准。
剪力墙布置时遵循的原则：在建筑物的角部必须设置剪力墙；在楼梯间、电梯间处的墙体也要设置剪力墙；尽量多布置一些“L”形、“T”形的剪力墙；剪力墙应该尽量在一条直线上；当剪力墙的长度大于5m时，在剪力墙刚度富裕的情况下可设置结构洞口；尽量不要出现短肢剪力墙。
2.3合理的控制剪力墙结构参数
为了保证高层建筑结构设计中剪力墙结构布置的合理性、恰当性以及科学性，就要对位移比、侧向刚度比、周期比等一些参数进行有效的控制。位移比通常是指高层建筑中，竖向构件本身的楼层的位移和水平位移与楼层平均值的比值。除此之外，还对剪力墙结构布置其自身的不规则性进行限值，这样能够有效的防止建筑出现偏心力，出现建筑扭转的现象。位移比限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的，高层建筑的竖向构件位移比一般是不能够超过1.2倍的。
2.4连梁设计
如果剪力墙受水平荷载时，墙肢就有可能产生扭曲变形，连续梁对于墙肢的水平力能够平衡，在一定意义上能够改善墙肢的受力状态，对墙肢能起到约束的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在连梁设计时，需要对连梁刚度以及高度进行适当的折减，有效增加跨度以此降低结构的刚度，对抗震结构的设计进行完善，能有效缓解地震对剪力墙的影响。除此之外，为了能够有效提高结构的抗震性能以及承载力，也可以适当的增加剪力墙的厚度，增加连梁截面，使连梁的作用得到最大限度发挥。
3.工程案例分析
3.1工程概况
本文以某高层建筑为例，该高层建筑总共16层，还有2层地下室，总建筑面积为1.075×105m2。该高层建筑的剪力墙结构的参数表现为：地下层以及1层的剪力墙厚度为250mm，2层以及2层以上的外墙为200mm，内墙为180mm。原设计方案中，其剪力墙结构在X方向的最大层间位移角为1/2376，Y方向的最大位移角为1/1623.通过对剪力墙结构进行优化设计之后，剪力墙结构在X方向的最大层间位移角降低至1/1901，Y方向的最大位移角降低至1/1417，经过优化设计之后，不但提高了高层剪力墙结构以及整体建筑的稳定性，还节约了大量的梁、板、墙等的钢筋以及混凝土的用量，显著地降低了建筑成本，具有非常好的经济性。
3.2高层剪力墙结构的优化设计
3.2.1高层剪力墙结构方案的优化设计
高层剪力墙结构的设计方案多种多样，在选择高层剪力墙结构方案时，应该选择正确的建筑结构体系以及构件需要的材料。层数低于20层时，通常采用短肢剪力墙结构方案。该种结构设计方案的水平地震剪力、周期和位移等都能够被控制在合理的范围内，并采用现浇剪力墙结构，合理地将钢筋混凝土墙置换成砌体或者砖墙，这样不仅能够提高建筑结构的整体刚度，减轻结构的自重，还能够有效降低工程成本。对于层数超过20层的建筑，如果采用短肢剪力墙结构方案，结构较软，结构顶点位移以及层间位移就不能够满足相关的设计要求，并且剪力系数较低，影响建筑整体结构的稳定性和安全性，因此，采用全现浇剪力墙结构方案，当结构刚度计算值偏大时，可以在较大的墙肢上增设结构洞，并将窗台改设为砖或者砌体等进行微调，这样能够增加结构的延性，提高剪力墙结构的整体抗震性能。
3.2.2剪力墙结构墙体配筋的优化设计
剪力墙结构墙体配筋的优化设计，首先应该选择质量好的钢筋，并且钢筋材料在进场之前，应该检查其是否具备生产许可证、合格证以及其他相关的证明资料。只有检查合格之后才允许材料进场，剪力墙结构墙体配筋通常要求将竖向钢筋放置在内侧，水平钢筋设置在外侧。由于地下部分墙体配筋相对较多，并且土压力和水压力产生的侧压力相对较大，可以将地下建立墙结构墙体的竖向钢筋设置在外侧，将水平钢筋设置在外侧，配筋满足规范建议以及相应工程计算的最小配筋率即可。这种根据高层建筑实际状况的剪力墙结构墙体配筋的优化设计能够显著地降低墙体配筋用量，降低工程成本。
3.3剪力墙结构连梁的优化设计
《高层建筑混凝土结构技术规范》中明确规定，跨高比超过5的连梁应该根据框架梁进行设计，也就是说跨高比超过5的连梁，其刚度不能折减，但跨高比在5～6之间的连梁，如果刚度不折减，就很容易出现剪力超限的问题，并且还会造成工程成本的浪费。使连梁跨高比变成超过6的框架梁，能够显著降低混凝土以及钢筋的用量，降低工程成本。
3.4层间层高比和最大位移的优化设计
根据相关的规定，在计算多遇地震作用标准值产生的楼层最大的弹性层间位移时，除了以弯曲变形为主的高层建筑之外，通常不扣除结构整体弯矩变形，并计入扭转变形。因此，对于高层建筑来说，重点应该控制楼层间的扭转变形和剪切变形。通过控制竖向构件的数量能够控制剪切变形，单数竖向构件如果布置得不合理，同样会造成较大的扭转变形，因此，在高层建筑中，应该尽可能地降低扭转变形，不能不经过分析就随意增加竖向构件的刚度。
4.结语
总之，高层建筑的剪力墙结构设计是整个建筑施工过程中重要的前提保障，通过合理的建筑施工是可以保障问题率和误差程度降低的，同时对每个设计细节进行准确的实施，使得剪力墙的优势发挥到最大。
参考文献：
[1]潘帅.高层建筑剪力墙结构设计实例探讨[J].科技致富向导，2013，06：326.
[2]谢成钢.高层建筑剪力墙结构的经济性设计[J].建材技术与应用，2015，12：11-13.
论文作者:邓兴
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/19
标签：剪力墙论文; 结构论文; 位移论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 钢筋论文; 《防护工程》2017年第16期论文;