摘要：进入二十一世纪之后，城市建设的发展进程取得了进一步的突进，特别是在当今社会对高层建筑的抗震和安全要求，更加成为不可忽视的问题，对此，混凝土剪力墙结构已广泛在房屋建筑尤其是高层建筑展开实施。本文阐述了混凝土剪力墙的结构设计，并进行分析和研究。
关键词：高层建筑；混凝土剪力墙；结构设计
近年来，我国建筑行业的发展速度越来越快，很多人开始进军城市，导致城市中人口数量越来越多，这种情况下，为了满足人口众多住房需求，政府和建设单位就开始在城市中建设一些高层建筑，目前我们国家很多大城市中的高层建筑数量越来越多，比如在上海就有130栋摩天大楼，北京有57栋摩天大楼，深圳有115栋摩天大楼，这也就说明了高层建筑在我国各个城市中都得到了快速的建设，但是这些高层建筑在建设的过程中还需要对其质量和安全性能进行保证，因此，建设施工单位就采用先进的建筑施工技术，尤其是混凝土剪力墙的施工技术，通过这些施工技术的应用可以使得高层建筑的整体机构变得更加科学合理化，而且强度和抗震度也会得到极大的提升。由此，本文就对高层建筑的混凝土剪力墙结构进行设计，争取保证高层建筑的质量安全更能够满足人们需求。
1、高层建筑结构的受力分析
在对高层建筑进行建设的过程中需要对建筑结构进行严谨的设计和施工控制，一般情况下，建筑结构会受到来自垂直和横向两个方向的外力作用；很多高层建筑的高度是比较高的，但是其宽度和占地面积相对比较小，在垂直方向受到的外力比较大，这就导致高层建筑的承受载荷力大大减小，因此，在对其结构进行设计的过程中要注意如何采取科学有效的方法来提升其垂直方向的承受能力。
1.1垂直载荷
通常情况下高层建筑承受的垂直载荷是比较大的，这需要高层建筑的整体结构强度比较好，能够承受非常大的载荷。比如某一栋高层建筑的楼层为25层，地基能够承受的支撑力为50000吨，应力指数为0.8，这种情况下，整个房屋的质量就不能够大于40000吨，如果大于高层建筑的承受力的标准，那么房屋的整体安全性能就会大大降低，而且其抗震性也会有所下降。因此，在对其进行建设的过程中必须考虑到垂直方向的最大载荷，而且还需要对其进行严谨准确的计算，同时也要保证其不能够影响房屋的轴向变形，对房屋的下料长度进行合适的调整，从而保证高层建筑的整体承受应力变得更大，保证其安全稳定。
1.2横向载荷
对于高层建筑房屋而言，其垂直方向的载荷承受力是处在一个稳定范围内的，但是其横向受力就不是很确定，主要就是因为横向受力会受到地震和风力的影响，使得高层建筑的横向受力大小不均匀，比如在风平浪静的情况下，高层建筑的横向受力是10000N，而且是处在房屋安全稳定的受力范围内，但是当发生一些地震或者受到外力环境的影响时，高层建筑的横向受力就会大于10000N，这种情况下就会导致房屋整体发生摇晃现象，因此，必须对其横向受力进行提升，采用强度比较高的钢架结构对其进行加固，同时利用混凝土剪力墙对其进行建设，提高横向受力标准，这样可以在很大程度上保证高层建筑的整体强度。
1.3结构延性
跟普通的低层建筑相比，高层建筑的延展性相对是比较好的；为了保证高层建筑的整体延展性比较好，就必须对其变形能力进行提升，采用混凝土剪力墙对其表面进行铺设，从而提高其变形能力，使得高层建筑的结构延展性变得更好。众所周知，上海金茂大厦的高度为420.5米，在国内属于名列前茅的高层建筑，设计时在对其进行设计时会考虑到因为高度而对整体结构延性产生的影响，因此，在对其进行建设的时候就扩大了其基地面积，目前基地面积为23000平方米，地上有88层，地下有3层，而且还采用了强度比较高，延展性比较好的强度钢对其结构框架进行建设，使得其整体延展性比较好，可以承受各种各样的外力影响。
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1.4侧向移动
对结构侧向移动的控制是高层建筑结构设计中的关键所在。一般情况下，随着房屋高度的逐渐增加，其在横向载荷作用下的结构侧向移动变形就会大大增加；通过调查可以发现由于日本地区承受的外力影响比较多，经常会有台风和地震，使得东京地区的高层建筑每年侧向移动的距离是11.7毫米，房屋整体高度下降5.6毫米，随着时间的推移，房屋的侧向移动必然会对房屋结构和安全性造成很大的安全影响。因此，必须采取有效的措施增加高层建筑能够承受的各个方向的应力，保证高层建筑处在一个安全范围之内。
2、高层建筑混凝土剪力墙的结构设计
2.1合理的结构布置
在对高层建筑进行建设的过程中需要对其整体建造结构进行布置，保证建筑结构的质心和刚心相一致。对于剪力墙结构而言，剪力墙的方案布置和墙体的大小都应该比较合理。因为剪力墙中的底部框架属于低矮墙，而且其抗剪刚度比较大，这种情况下，即使布置比较少的混凝土剪力墙就可以对高层建筑的强度进行控制。因此，高层建筑在对房屋进行建设的过程中要多采用一些混凝土剪力墙，并且将这些混凝土剪力墙布置成“一”字形的布置方式，这样可以在很大程度上增强高层建筑的横向抗倾覆能力，保证高层建筑的整体结构强度变得更好。
2.2过渡层的设计
对于那些存在于过渡层的剪力墙结构，比如底层框架剪力墙结构，其过渡层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪力是比较大的，这种情况下需要对过渡层的结构进行严谨的设计。一般情况下，当有垂直方向的载荷力时，过渡层混凝土剪力墙能够承受的应力大约会降至其标准的0.8倍，当有横向载荷力时，过渡层混凝土的剪力墙能够承受的应力大约会降至其标准的0.2-0.3倍，因此，需要对过渡层进行结构性设计，而且还要根据高层建筑的高度采取不同的过渡层设计方案，保证过渡层形成一个强度比较大的框架结构，这样就可以增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力，并且使得高层建筑的延展性和强度变得越来越好。
2.3连梁设计
在对连梁进行设计时，要使得,深梁的跨高比小于2.5，一般梁的跨高比大于5.0，如果跨高比是处在2.5和5.0之间的，那么就属于过渡状态。与此同时，在对连梁进行设计的过程中还要保证其结构刚度达到标准要求；随着连梁跨高比的减小，连梁能够承受的剪切力会变得越来越小，比如，当连梁的跨高比为0.5时，剪切变形占据到连梁变形的90%以上，当连梁的跨高比为5时，剪切变形占据到连梁变形的10%左右，因此需要根据高层建筑的实际建设情况对连梁的跨高比进行设计，争取保证连梁在设计之后能够承受更大的应力，更能够保持连梁的整体刚度的提高。
3、结语
综上所述，高层建筑混凝土剪力墙的结构设计对高层建筑的整体安全和质量有着举足轻重的作用，因此，在接下来对其进行建设的过程中需要强化对其结构的设计，使用更多的混凝土剪力墙来提高建筑的质量，保证高层建筑能够承受更多的应力，同时还要对建筑存在的薄弱环节进行改进，最终促使建筑整体结构强度的进一步提升。
参考文献：
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[4]周瑞.高层剪力墙结构不同设防烈度下剪力墙合理数量的研究[D].青岛理工大学,2016.
论文作者:钱月彬1,邱传敏2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/11
标签：高层建筑论文; 剪力墙论文; 对其论文; 结构论文; 混凝土论文; 载荷论文; 横向论文; 《基层建设》2018年第11期论文;