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摘要 近年来，随着我国经济的发展，迅猛发展的高层建筑体型呈现复杂化、功能多样化的综合性方向发展。居住人口密集、用地紧张以及商业竟争的激烈化，促进了高层建筑的出现和不断发展。在高层建筑结构设计中，水平荷载和地震作用是设计的主要控制因素，分析水平荷载与结构体系的关系，将水平荷载产生的侧向位移限定在一定的范围内，根据建筑功能布局、尺寸、建筑物总高度和其他条件，选择经济而有效的结构类型和结构体系，便成为结构设计的首要问题。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性能好、抗侧刚度大、在水平荷载下位移小，形成的墙面平整，没有外露的梁和柱，便于建筑室内布置，因此成为应用最为广泛的结构体系之一。
关键词：高层建筑；剪力墙结构设计；要点探讨
引言
随着我国国民经济不断发展，对高层建筑的需求愈来愈大，且高层建筑体型日趋复杂。城市高层建筑的结构设计大多采用框架—剪力墙结构体系，这种体系由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成，框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可为铰接。高层建筑体型日趋复杂，各种不同功能的用房综合在一起，组成形态各异摩肩接踵的高层建筑，给结构设计增加了一定的难度，而框架—剪力墙结构体系具有灵活组成使用空间的优点，比较容易满足建筑物的使用要求，而且框架—剪力墙结构体系有较高的承载力，较好的延性和整体性，并且有很强的吸收地震力的能力，从而大大减小了结构本身的侧移，因此在实际工程中得到广泛的应用。本文将着重探讨影响剪力墙用量的因素，提出了如何确定剪力墙合理用量的建议，可供设计中参考采用。同时，讨论了在竖向荷载作用下框架—剪力墙结构的水平作用效应问题。
一、结构设计分析
1．1高层剪力墙住宅的结构设计的经济分析。
剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省。在高层住宅中，开间均较小，分隔墙较多，采用现浇剪力墙，可将承重墙减少，比较经济。另外，剪力墙外观整齐，没有露梁、露柱现象，便于室内布置。因此，在高层住宅中常采用现浇剪力墙结构。
1．2剪力墙结构设计中应注意的问题
剪力墙结构的抗侧刚度大，结构周期小，地震响应大；剪力墙结构墙体越多，建筑物的重量越大，地震反应也大，会造成浪费；另外，剪力墙结构墙体多为构造配筋，如果配筋率太低，则结构延性差。刚度较大的结构一般震害较轻，但是，一般情况下，建筑物的刚度越大，工程费用越高。因此，剪力墙结构应满足规范中的关于结构水平位移和地震力的要求，但如果要做到安全适用，经济合理，就必须在实际工作中有所判断，将结构水平位移和地震力控制在合理的范围内，然后检查结构的内力和配筋。
1． 3优化结构设计，降低工程造价
优化结构设计，使结构受力均衡，技术应用得当，整体安全可靠度一致，任一结构都能同时发挥其最大作用，这样设计出的结构才能达到既经济，又合理的目的。
从结构设计整体布局来看，在水平荷载作用下，剪力墙的暗柱配筋往往是构造配筋，暗柱断面的确定与剪力墙的布置有密切的关系，而构造配筋与暗柱断面又有着一一对应关系。由于剪力墙布置的差异性，一片剪力墙两端暗柱的断面可能差6-10倍，配筋也相应差6-10倍。而剪力墙在不同方向的水平荷载作用下是具有对称性的，这样设计出的结构就会造成极大的浪费。因此，首先调整剪力墙的布置，尽可能使之对称。这样即节省了造价，又增加了结构安全性。造成结构浪费往往是由于设计人对某种结构概念理解不透而导致的。例如某42层综合楼，由内筒外框组成结构，外框柱距715m，外框与内筒距离9m。设计人员将外框边梁做成1000mmx700mm，目的是增加边梁的抗剪能力，引入剪力滞后的概念，加大外框结构的刚度。实际上，该工程由于外框柱距715m，很难产生剪力滞后效应，边梁采用1000mmx700mm与采用350mmx700mm对外框的变形是相同的，不会增加结构的刚度，反而会因为增加重量，加大结构自身的负担，对结构不利。设计人员如果不能准确把握结构概念，就会造成浪费。
二、高层建筑结构设计中剪力墙结构的设计
（一）剪力墙的布置技巧
如果要想使剪力墙结构的计算结果合理的话，必须对剪力墙进行科学合理的布置。在我们进行一般的剪力墙结构布置时，要将两个主轴方向作为主要方向，而在对超长大或者平面形状比较奇特的剪力墙结构（如L形、T形、十字形等）进行设计时，我们要平衡两个方向的剪力墙，使两个方向的刚度差异不要过大，以避免产生整体扭转。而且在剪力墙结构布置时，应该遵循先周边再中间的布置原则，这样布置出来的剪力墙结构才能更经济有效。另外，剪力墙并不是布置越多越好，我们应合理地对剪力墙的数量进行控制，以避免整体刚度过大，造成不必要的浪费。这样布置出来的剪力墙结构，才能将结构空间最大化利用且满足工程的经济性要求。
另外，在剪力结构开洞方面，首先应在在建筑平面基础上，在不影响建筑功能使用上进行洞口设置，洞口本身大小位置应对建筑无影响。而且我们在设置剪力墙洞口时应尽量保障洞口上下对齐，以避免应力集中。如确实无法对齐，则应采用其他措施加强处理
（二）剪力墙结构设计要点
剪力结构具有良好的整体性以及不俗的抗侧能力的特点，如果在剪力结构的设计中没有把握其要点，将会对剪力结构的成本以及安全性造成巨大浪费。综合个人实际经验，总结得出在进行剪力结构设计时必须注意以下几点：首先，如果只是一味靠增加剪力墙而不是合理布置来提高剪力墙结构的抗侧刚度，会大大增加其建造成本，使剪力墙的刚度不能得到有效利用；再者，在构建剪力墙结构时要严格依据相关规范来控制配筋，如果配筋过少就会使得剪力结构的延性降低，降低结构的安全性；另外，在设计剪力结构时，其长度厚度及构造要求都需要严格根据规范要求控制，这样才能保证剪力墙不但具有良好的承载能力，还能最大限度地降低建设成本；
（三）剪力墙构造要求
我们在设计剪力墙时，要同时满足计算结果与构造规范的要求，因为剪力结构的延性是通过其构造要求体现出来的。因此，在高层建筑的剪力结构的设计中我们必须遵循各项国家规范及地方规定，在设计过程中采取以下相应的措施。
1、剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20；为保证墙体的稳定及浇灌混凝土的质量及剪压比限值，剪力墙的最小厚度均需满足《规范》要求，但井墙厚度可适当减小；
2、剪力墙轴压比限值及边缘构件配筋要求：
a、在高层剪力墙结构中，钢筋混凝土剪力墙的高度较大，竖向荷载也较大，作用在剪力墙上的轴向压力也随之加大。当偏心受压剪力墙所受轴压力较大时，压区高度增大，与偏心受压的钢筋混凝土柱类似，延性就会降低，对抗震性能不利。因此，与钢筋混凝土框架柱类似，为保证在地震作用下剪力墙具有良好的延性，就需要限制剪力墙轴压比的大小。
b、截面受压区高度不仅与轴压力有关，而且与截面形状有关。在相同的轴压力作用下，带翼缘的剪力墙受压区高度较小，延性相对要好些，而一字形截面最为不利。因此，对截面形状为一字形的矩形的剪力墙应从严控制其轴压比。
c、剪力墙的边缘构件（暗柱、端柱、翼柱等）配置横向钢筋，可约束混凝土而改善混凝土的受压性能，提高剪力墙的延性。因此，在剪力墙轴压比满足要求的情况下，还需按照规范要求对剪力墙设置边缘构件。
根据设计要求的不同，边缘构件分为两类：约束边缘构件和构造边缘构件。约束边缘构件的截面尺寸及配筋要求均比构造边缘构件要高。
采用以上等构造措施，就可加强剪力墙结构的延性，提高剪力墙结构的整体安全性。
（四）布置剪力墙时要注意的问题
剪力墙结构是由纵向和横向钢筋混凝土墙所组成，竖向荷载、风荷载及地震作用均由这些墙体承受，所以在剪力墙的布置过程中，不仅要满足建筑功能的需求，还要发现结构轴线，在可能的情况下规则及对称的布置剪力墙。
首先，高层剪力墙结构，墙体应双向或多向布置，形成对承受竖向荷载有利、抗侧力刚度大的平面和竖向布局。在抗震结构中、应避免仅单向有墙的结构布置形式，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大，剪力墙间距不宜太密，宜自下到上连续布置，避免刚度突变。
较长的剪力墙可用跨高比不小于5的弱连梁分成较为均匀的若干个独立墙段，每个独立墙段可为整体墙或联肢墙，每个独立墙段的总高度和墙段长度之比不应小于2，避免剪切破坏，提高变形能力。每个墙段具有若干墙肢，每个墙肢的长度不宜大于8m。当墙肢长度超过8m时，应在墙上留洞，完工时用砌体填充结构洞，把长墙肢分成短墙肢。
最后，我们应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下措施中的一个措施，减小梁端部弯矩对墙的不利影响：
（1）沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该墙肢平面外弯矩；
（2）当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。扶壁柱宜按计算确定截面及配筋；
（3）当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设置暗柱，并按计算确定配筋；
（4）必要时，剪力墙内可设置型钢；
（5）将梁端设计成铰接或做成变截面梁（梁端截面减小），以减少梁在竖向荷载下的端弯矩对墙平面外弯曲的不利影响；
（6）梁与墙连接时，梁内钢筋应锚人墙内，并有足够的锚固长度；
结束语：
我国建筑行业不断地在进行发展，剪力墙结构的使用也越来越普遍，我们只有对剪力墙结构进行更多的分析研究，充分发挥剪力墙结构的优点，规避其弱点，才能使结构抗震体系达到完美状态，让我们的建筑变得简单、更美观、更经济，让使剪力墙结构发挥最大实效。
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论文作者:卢传香
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/6
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 剪力论文; 荷载论文; 延性论文; 结构设计论文; 《基层建设》2016年7期论文;