摘要：剪力墙结构作为高层建筑中的主要结构形式，被广泛运用于现代高层建筑。剪力墙竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力，侧向力在墙体中产生水平剪力和弯矩，具有较大的承受水平剪力的能力。一般地，剪力墙布置越多，抗震效果越好，但过多的剪力墙结构会增加成本。文章就高层建筑剪力墙结构设计要点及布局展开分析和探讨，希望可以提高剪力墙结构设计质量。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；设计要点；布局
引言
在建筑墙体的诸多结构设计方式中，剪力墙是较为常见的。其针对建筑底层的设计，主要是借助混凝土和钢筋，因为二者具有很好的牢固性和凝固性，同时针对建筑上层还能实现一个多层砌体的结构。墙结构的建立，是上层施工时期的关键设计，即针对多层砌体结构设计，是重要的施工环节，亦是建筑结构设计中的关键之处。因此，加强高层建筑剪力墙结构设计工作就显得至关重要。
1剪力墙结构的概述
在建筑中应用剪力墙结构的时候，不仅要协调好与建筑物整体布局之间的关系，另外，对建筑物的平面结构也需要加以关注。在整体建筑中，剪力墙结构作为重要的构件，不仅具有抗震性，还能抗风，并且对荷载力进行传导。对于建筑物而言，剪力墙结构还能作为隔离墙，所以其还成为了整个建筑的主要承载。剪力墙结构的一大特点是空间小，因此，剪力墙结构使用时，楼层的盖板一般用的都是混凝土结构，如此不但楼高得到了节约，同时空间利用率也大大提高。剪力墙结构得到普遍使用的另一个关键因素便是剪力墙结构的性能好，指的是抗侧力和承载性方面，这在空间和整体结构上都有体现。剪力墙结构也存在缺陷，例如，建筑物的设计灵敏性不足，存在明显的空间间距局限，并不适合大型建筑。
高层剪力墙住宅结构设计的经济分析：（1）剪力墙结构具有很好的刚度和整体性，而且能节约用钢量。就高层住宅而言，开间都很小，有着很多的分隔墙，现浇剪力墙的运用能减少承重墙，更为经济适用。此外，剪力墙的外观较为齐整，避免了露梁、露柱的情况，这就为室内设计布置提供了方便，所以现浇剪力墙结构被广泛应用到在高层住宅中。（2）剪力墙结构设计中需要关注一些存在的问题。该结构的坑侧刚度较大，结构的周期不长，具有较大的地震响应；该结构的墙体多一分，建筑物的重量就会更重一分，相应的也会有很大的地震反应，进而导致浪费的情况；该结构的墙体以构造配筋为主，若是配筋过低，那么结构的延性就会不好。所以，剪力墙结构要遵循相应的规范要求，为了达到安全经济适用的效果，就一定要做好实际判断，合理控制结构水平位移与地震力，并且对结构的内力、配筋进行考量。
2剪力墙结构设计要点
剪力墙结构可结合建筑隔墙灵活布置，结构侧向刚度大，连梁具有很好的耗能性能，因而在民用建筑（主要用在高层住宅）中广为采用。但剪力墙结构也具有剪切变形相对较大、平面外较薄弱的不利性能，且开洞后的剪力墙形式变化多，受力状况比较复杂。在剪力墙结构的设计中，应正确把握一般剪力墙、短肢剪力墙及柱形墙肢之间的区别，把握边缘构件及连梁设计计算等要点。
2.1剪力墙设计中抗侧力结构的布置
抗侧力结构的平面布置宜均匀对称，并结合房屋的使用功能调整抗侧力结构的布局，使结构的刚度中心与质量中心重合或基本重合，减少结构的扭转。结构的侧向刚度宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。主要通过对两个主轴方向的周期、阵型和位移曲线来判别，对周期而言，相差宜在20%以内。
2.2剪力墙的厚度
剪力墙的墙肢截面厚度，除了应满足承载力要求以外，还要满足稳定性的要求。工程结构中的楼板是剪力墙的侧向支承，可防止剪力墙由于平面外变形而失稳；与剪力墙平面外相交的墙体也是剪力墙的侧向支承。
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2.3剪力墙的开洞处理
为满足建筑功能的要求，需对剪力墙开洞。比如电梯井位置，需要预留电梯口通道，要对剪力墙开洞。为了使结构的侧向刚度均匀，减少结构的扭转，对剪力墙进行开洞处理。通过对剪力墙开洞，可以降低目标剪力墙的刚度，有意识的使整体结构的侧向刚度更均匀，也可以有意识的调整结构的刚度中心位置，使其与形心尽量重合，减少结构的扭转。墙长超过8m的剪力墙（属超长墙肢），由于其单片墙的刚度很大，吸收了大量的地震作用，还由于超长墙肢的延性较差，地震时往往不能充分发挥作用，导致其他墙肢承担比计算大得多的地震作用。为了确保结构安全，应对超长墙肢进行开洞处理，墙肢之间设置适当刚度的连梁。
2.4剪力墙边缘构件的设置
边缘构件，是暗柱和端柱的统称，分为“约束边缘构件”和“构造边缘构件”。都设置在剪力墙的两端，起到改善剪力墙受力性能的作用。从剪力墙截面的弯矩分布可知，剪力墙端部是压应力最大的位置，在端部设置边缘构件，加配纵筋和箍筋，加强对墙端混凝土的约束，可以有效提高剪力墙端部的受压承载力。而且，剪力墙底部加强部位的压应力更大，所以底部加强部位应设置更为严格的“约束边缘构件”。
3结构布置
3.1平面布置
剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙承受，所以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置。矩形、L形、T形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；三角形及Y形平面可沿三个方向布置；正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置。
3.2单片剪力墙的长度
单片剪力墙的长度不宜过大。长度很大的剪力墙，刚度很大将使结构的周期过短，地震力太大不经济；剪力墙以处于受弯工作状态时，才能有足够的延性，故剪力墙应当是高细的，如果剪力墙太长时，将形成低宽剪力墙，就会易受剪破坏，剪力墙呈脆性，不利于抗震。故同一轴线上的连续剪力墙过长时，应用楼板或小连梁分成若干个墙段，每个墙段的高宽比应不小于2。每个墙段可以是单片墙，小开口墙或联肢墙。每个墙肢的宽度不宜大于8m，以保证墙肢是由受弯承载力控制，和充分发挥竖向分布筋的作用。内力计算时，墙段之间的楼板或弱连梁不考虑其作用，每个墙段作为一片独立剪力墙计算。
3.3剪力墙的门窗洞口
剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，形成明显的墙肢和连梁，成纵列布置。如因设计限制，无法成列，应在结构设计时按有限元方法计算，并在相应洞口进行加强处理。
4剪力墙结构件延展性设计
当截面弯矩达到极限弯矩时，这种截面称为塑性铰。塑性铰就是认为一个结构构件在受力时出现某一点相对面的纤维屈服但未破坏，则认为此点为一塑性铰，这样一个构件就变成了两个构件加一个塑性铰，塑性铰两边的构件都能做微转动。要使悬臂剪力墙具有一定延展性，叫控制塑性铰在适当的部位出现。在塑性铰区域改善抗剪钢筋构造，控制斜裂缝，发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延展性。悬臂剪力墙的塑性铰通常出现在底截面，剪力墙要在此处进行加强，加强的范围不小于剪力墙总高的1/8。当钢筋总量保持不变时，适当增加端部钢筋，减少分布钢筋，可起到提高承载力和延展性的作用。
结语
综上所述，剪力墙结构因其自身的优越性被广泛的应用到建筑结构设计中。在设计过程中，必须要严格按照设计原则，根据实际情况，对剪力墙的平面进行合理的布置，确保剪力墙受力均匀，提高剪力墙的承载能力，从而增强建筑的安全性和可靠性。
参考文献：
[1]戴亚鹏.高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].山西建筑，2015，04：36-37.
[2]常春霞.浅谈高层建筑剪力墙结构设计要点[J].四川水泥，2016，12：80.
论文作者:管卫威
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 构件论文; 结构设计论文; 开洞论文; 塑性论文; 《基层建设》2017年第16期论文;