陆艳
（华蓝设计（集团）有限公司，广西，南宁，530011）
【摘 要】随着城市高层建筑越来越多，剪力墙结构凭借其抗震性能佳、刚度大、整体性能好、水平力作用下侧向位移较小等优点被广泛应用于高层建筑结构设计中。本文主要阐述了剪力墙结构的特点及其用于高层建筑结构设计中的基本原则，最后分析了剪力墙设计在高层建筑结构设计中的具体应用。
【关键词】高层建筑结构设计；剪力墙设计；特点；应用原则；应用分析
近几年来我国高层建筑工程越来越多。高层建筑的功能日益多样化，结构形式也日益复杂，建筑设计者设计高层建筑工程时，不仅应考虑到功能多样化以及样式新颖，更重要的是结构的安全性。剪力墙结构是目前大多数高层建筑设计的主流结构，抗震性能较好，刚度比较大，而且整体性能比较强，下面是笔者对高层建筑结构设计中剪力墙结构设计的几点思考。
1 剪力墙结构特点分析
剪力墙结构的受力形式较为复杂，剪切的变形也比较大，平面布置缺乏灵活性，并不利于提高剪力墙结构的使用率。但是剪力墙结构的平面内刚度以及承载力比较强，加上框架结构相对比较简单，因此被广泛应用于建筑结构设计中。
2 建筑结构设计中应用剪力墙结构设计的几点原则
通常，高层住宅结构有三种，框架—剪力墙结构、剪力墙结构以及筒体结构。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的抗侧刚度较大，整体性能较好，而且水平荷载作用下侧偏移相对较小，很容易满足承载力。同时，墙面比较平整，梁、柱也没有外露，在住宅建筑室内布局设计时也比较方便。剪力墙结构通过合理设计后，其可作为具有较强抗震性能的延性结构，因此高层住宅结构选择剪力墙结构设计是一个比较好的选择。笔者认为，剪力墙结构设计用于建筑结构设计中应遵循以下几点原则：
2.1注意剪力墙数量
在实际建筑工程中，有时设计者是凭借自己以往积累的经验布置剪力墙结构以及截面设计，并没有明确的设计方案，在这样的情况下，考虑到结构的安全问题，常常会设计很多剪力墙，没有将剪力墙的承载能力充分利用起来，这样会导致不必要的浪费。因此，高层建筑的剪力墙结构设计过程中，应该合理控制剪力墙数量。如一高层住宅办公楼，地上为30层的公寓住宅，而地下结构是两层地下车库，建筑总高为95.8m，建筑高度比为2.7，建筑长宽比为3.6。由于此建筑物主要用于住宅公寓，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，建筑场地类别为2类，剪力墙的设计地震分组为1组，抗震设防烈度为8度，地震基本设计加速度为0.2g，地面粗糙程度为A类，每隔50会遭遇一次风压，其基本风压设计为0.65KN/m2。本高层建筑工程设计的合理生命周期为50年，主楼地基基础设计等级为甲等，建筑结构抗震等级为2级，建筑结构设计的安全等级为2级。经过相关工作人员反复的试算和反复分析，本建筑工程体型有利于底部公共建筑设施设计，也有利于住宅平面布置，因此主要选用的是短肢剪力墙结构进行布置。因为剪力墙结构自重比较大，在第一振型出现的过程中，短肢剪力承担的地震倾覆力无法满足侧向刚度的实际需求，因此最小剪力系数应该适当提高。
2.2搭接方式应合理
剪力墙结构平面内的刚度以及承载力都相对较大，为了将整体结构的稳定性提高，应该尽可能不要进行平面外搭接。
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2.3全面考虑建筑物变形以及构建的承载能力
一旦超高层建筑或者高层建筑存在较多的竖向构件的情况下，剪力墙楼层之间很容易发生剪切变形以及扭转变形等情况，因此在剪力墙结构设计时应综合考虑建筑物变形以及整个墙体的承载能力。
2.4梁跨高应设置合理
连梁高最小跨比限度是2.5，一旦连梁高的跨比>5或者<5时，剪力墙结构设计应严格根据框架梁的设计要求进行设计。 对于连梁的抗震设计以及非抗震设计方面，对于连梁配筋、截面剪承载力等方面的规定都有所不同。设计者可以利用塑性调幅的方法将连梁的剪力设计值尽可能降低。在设计过程中，可以在一定程度上提前折减连梁刚度值，同时也可以仔细计算建筑物连梁刚度值后，通过折减系数的方式修正剪力组合值以及连梁弯矩。
3 高层建筑结构设计中应用剪力墙结构设计的具体分析
3.1计算方法
为了确保建筑结构主体的整体质量，在设计剪力墙结构过程中，应该建立一套合理、科学的设计方案。在剪力墙方案设计中为了将剪力墙的延性更好的展现出来，使剪力墙抗震性能尽量提高，在剪力墙结构受弯的状态下，应该将剪力墙形式主要设计成高细的模型。而且，随着我国科学技术的日益发展，现代剪力墙结构设计基本上都是自动化、智能化操作，但是为了尽量提高结构设计的工作效率，应该科学、合理进行计算。在实际工作中，相关设计人员应合理应用设计工具，而且应该反复推敲结构试验，从而提高计算结构的效率。比如，在设计剪力墙边缘构造设计的过程中，通过计算分析可知，主要是通过将两端墙肢截面翼缘增加的方式使构造设计延性提高。但是通过相关的试验可知，剪力墙矩形截面的延性相对较差。因此，在设计剪力墙结构时应该不断优化、改进设计方案，从而提高设计的可靠性。
3.2剪力墙约束边缘构件
设计剪力墙约束边缘构件的过程中，应该以最大平均轴压比率为主要依据，一旦约束边缘构件是在剪力墙矩形截面上设置时应该充分考虑到整个墙板的稳定性。如果承载力达到极限的情况下，必须严格提速40%，而且应该提高20%的地震消耗能量能力，扩大1倍极限层间位移角。
3.3剪力墙墙肢处理
在剪力墙结构设计过程中，若剪力墙结构高度比在3以下，剪力墙结构极易受到脆性破坏，因此应该将其延性提高。若墙肢长度相对较长的话，为了确保各墙段高跨比符合标准，将墙体配筋利用率提高，尽量缩小墙段受弯时产生的裂缝，应该长墙分解的过程中应用开洞方式。若墙力墙肢长度在8cm以上，若出现剧烈震动，大墙肢很容易由于无法承受压力而受到破坏，而且因为小墙肢配筋率相对较小，就整个墙面结构来说也会遭受到很大的破坏。笔者认为，可以应用计算洞的方法，有利于提高小墙肢配筋率。或者可以应用开施工洞的做法，这样可以在施工末期肢解墙肢，变成短墙肢。
3.4优化剪力墙结构设计的措施
设计剪力墙结构时，为了使结构均衡受力，首先应该根据实地考察现状，制定一套科学、系统的基础设计方法。在设计过程中，应该综合考虑实际工程项目的水文条件、地质条件等，而且应该仔细分析建筑的分布动态，参考各项技术指标，这样可有效提高设计方案的安全性、科学性、合理性。而且，在设计基础方案的过程中，相关设计人员应该严格根据国家出台的相关规范要求合理选择承重构件，从而提高建筑主体的安全性、可靠性。当前，设计人员应该注意选择合理的工艺参数，不仅应确保高层建筑结构设计的功能多样化、结构安全等要求，同时应该确保结构体系受力的合理性，尽可能少用材料，降低工程造价。
总而言之，高层建筑结构设计在应用剪力墙结构设计的过程中，应全面考虑各种因素的影响，严格遵循剪力墙结构设计的基本原则，合理确定剪力墙数量，合理布置剪力墙位置，将剪力墙结构的优点完全发挥出来，从而提高高层建筑设计的经济性、安全性、科学性。
参考文献：
[1]冯运琴.高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题[J].科技资讯,2013(18).
论文作者:陆艳
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿
论文发表时间:2015/12/2
标签：剪力墙论文; 结构论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 过程中论文; 建筑论文; 延性论文; 《工程建设标准化》2015年8月供稿论文;