摘要：高层建筑可以有效利用土地面积，提高经济效益，但其对建筑结构要求相对高一些。随着生活水平的不断提高，人们还对建筑提出了经济、美观、和谐等要求。通过结构设计来提高建筑结构的可靠性。如何在高层建筑中进行结构设计满足人们各方面的需求成为工程项目的工作重点。剪力墙结构充分体现了建筑的整体性、刚度大、侧向变形小、抗震性能好的优势，目前已经在大型建筑结构中得以广泛应用。本文对高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点进行了探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；结构设计
随着生活水平的不断提高，人们对建筑的需求提出了更高的要求，普通的框架结构显然已不能满足人们对建筑室内空间的使用和整体美观的愿望和需求。因此高层建筑剪力墙结构开始出现，这不仅实现了土地使用面积的节约，而且使建筑用途更具多样性，从而提高建筑物的经济效益。在高层建筑结构中，剪力墙结构的运用可以减少建筑结构的用钢量、降低工程成本，同时剪力墙结构具有相对较大的刚度和整体性能，抵抗各类荷载，尤其是抵抗水平方向荷载。例如在高层住宅建筑中，剪力墙结构的运用还能将建筑物内部的承重墙与分隔墙有机结合，不仅安全、可靠，而且经济、美观。因此，在今后的高层建筑剪力墙结构设计中，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，进而不断地提高剪力墙的结构设计水平。
1、剪力墙结构的概念及结构能效
剪力墙是建筑的主要承载部分，并且还是承担地震作用、风载荷作用产生的轴力、剪力以及弯矩等的构件；同时剪力墙也是建筑的分隔墙和围护墙，所以在布置剪力墙的过程中，应该满足建筑物的平面布局和结构布置要求。剪力墙结构的开间相对较小，高层建筑的楼板一般为现浇板，其空间结构的利用率更高，能够有效节约建筑的层高。剪力墙结构的整体性和空间作用都非常好，并且具有很强的承载性能和抗侧力性能。因此，高层建筑一般都采用剪力墙结构或框架—剪力墙结构。
2、剪力墙结构设计的基本原则
剪力墙结构的设计既要安全可靠，又要考虑经济、美观。剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载。设计过程中，各种位移限制值都要满足；结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。剪力墙的数量在满足建筑的位移限制值、不能影响建筑的基本振型及剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半等相关规范要求的前提下，数量应该尽量减少。
（1）调整楼层最小剪力系数方面的原则
设计中剪力墙结构的布置要尽量减小大开间的剪力墙结构布置是最好的设计方案，侧向刚度结构可以达到较为理想的状态。楼层间的剪力系数尽量小，但不能超出规范的极限范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩与整体总底部承受的地震倾覆力矩比要小于或等于1：4，这样既可以减轻结构自重、降低地震带来的危害，同时又可以节约工程用费。
（2）调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
规范规定的最大的楼层间的位移在计算的时候，如果建筑物所在地区地震比较频繁，所用的标准值产生的楼层计算可以保留在结构的整体弯曲变形，应该计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。高层建筑重点考虑的方面就是楼层间的扭转和剪力变形。结构的剪切变形由竖向构件的数量决定；在建设施工中，具有足够多数量的构件还是远远不够的，更要考虑构件的布局是否合理；如果布局不合理，就会产生过大的扭转变形，楼层间的位移就达不到要求。因此，对于高层建筑而言，不能只以楼层间的位移来确定竖向构件的刚度，还应考虑结构的扭转变形情况。
（3）调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比太小会导致弯矩出现及剪力过大，超过规范限度，跨高比一般大于或等于2.5。规范规定，在跨高比小于5的时候，连续梁不能够拆减。跨高比的正确选择，可以很好地避免弯矩及剪力过量，可保持在规定范围内。在剪力墙结构设计时，如果可以有效合理的用上这些，可以大大降低工程成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3、高层剪力墙结构设计要点
3.1剪力墙结构的合理布置
剪力墙结构在高层建筑的结构设计中应用广泛，在剪力墙的结构中，主要运用钢筋混凝土剪力墙来承担剪力墙自身具备的竖向荷载力、水平地震作用力和风荷载力。因此，在进行剪力墙的布置时，应找出结构自身的轴线，满足建筑物自身的需求，进行规则性的对称布置。且为防止扭转效应的出现，在布置时要考虑结构的对称性，使其刚度中心和建筑物中心尽量接近。
在进行短肢剪力墙结构的选择时应慎重。使用短肢剪力墙结构虽然可以灵活地布置建筑并能减低建筑结构自身的重量，但短肢剪力墙本身的抗震性能弱，难以保障建筑的自身安全。在建筑结构中不能出现独立墙肢，否则会使施工的难度变大。在建筑工程的设计中，可采用合理布置剪力墙及合并洞口的方法，消除独立的小墙肢，降低工程的施工难度。在建筑结构设计中，应保证剪力墙结构的整体的刚度。若建筑结构中的剪力墙结构刚度大，结构自震周期较短，其地震力较大，消耗的施工材料也会增多，经济性不好。且连梁超筋、墙肢及截面会因为地震力过大而达不到抗剪力的标准。因此，为确保剪力墙结构能达到位移限值的要求，应有效控制剪力墙结构的整体刚度。
3.2剪力墙厚度的确定
剪力墙墙肢截面形状应简单、规则，竖向刚度应均匀，其门窗洞口最好成列布置，上下对齐，形成较为明显的连梁和墙肢，避免出现墙肢刚度相差悬殊的洞口设置情况。在抗震结构设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位应避免出现错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸有具体的规定“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180mm”。
3.3剪力墙结构构件延性设计
要使剪力墙具有延性，就要控制塑性铰在某个恰当的部位出现；在塑性铰区域防止过早出现剪切破坏（即强剪弱弯设计），并防止过早出现锚固破坏（强锚固）；在塑性铰区域改善抗弯及抗剪钢筋构造，控制斜裂缝开展，充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用。剪力墙的塑性铰通常出现在底截面，因此，剪力墙底部应设置加强区，加强范围不宜小于H/8（H为剪力墙总高），也不小于底层层高。当剪力墙高度超过150m时，其底部加强部位的范围可取墙肢总高度的1/10。
影响墙肢延性的因素主要有：
（1）剪力墙截面有、无翼缘对剪力墙延性影响很大。当截面没有翼缘时，延性较差。有了翼缘或端柱后，延性大为提高。
（2）剪力墙随轴力增大，延性降低。
（3）当钢筋总量不变，但端部钢筋与分布钢筋的分配比例不同时，墙肢延性不同。在规范许可条件下，适当增加端部钢筋，减少分布钢筋，既可提高承载力，又可提高延性。
（4）设置约束边缘构件是提高延性的有效方法。
3.4剪力墙墙体配筋
一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。钢筋应满足设计计算及规范建议的最小配筋率。剪力墙的加强区域10@200，非加强区域8@200双层双向即可。双排钢筋之间采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墙体配筋大多受到水压力、土压力产生的侧压力控制，因此需要另行计算和配置，地下部分的墙体由于简化计算经常有竖向筋控制，在这种情况下增大计算墙体的有效高度，可以经地下部分墙体的水平筋放置在内侧，竖向筋放置在外侧。
4、结束语
总之，高层建筑结构设计与剪力墙结构设计中的受力情况非常复杂，高层建筑结构设计应对设计方案进行比较，并根据实际情况进行详细分析，合理确定结构体系。随着剪力墙结构在高层建筑结构中的广泛应用，应对剪力墙结构进行抗震性能方面的分析以充分发挥其作用，提高建筑物的抗震性能，进而保证建筑工程的安全和质量。
参考文献：
[1]秦莹．剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用［J］．科技致富向导，2013.
[2]王燕．剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用［J］．科技与企业，2014.
论文作者:陈家强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/10
标签：剪力墙论文; 结构论文; 延性论文; 结构设计论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 《基层建设》2018年第20期论文;