深圳市建筑科学研究院股份有限公司 518000
摘要：随着人们对于高层建筑的需求增多，大量的高层建筑在各种用途的建筑中出现，这在一定程度上能够有效利用土地使用面积，符合当前社会经济发展的需求。对高层建筑中的剪力墙的应用更能有效的体现出其很好的优势。不但能够满足建筑最基本的使用功能，还能够对人们日益增长的个性化需求以及工程经济性需求和耐久性的要求都可以实现。本文结合剪力墙结构的特点，分析高层建筑结构的受力特点，探讨了高层建筑剪力墙结构设计的要点。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计
一、剪力墙结构的特点
1.1剪力墙结构的优点
高层剪力墙结构体系承载水平较高，自身侧向刚度较大、变形小，平面布局较为规整，剪力墙结构体系适用层高较小建筑，如高层住宅、高层宾馆等。
1.2剪力墙结构的缺点
高层建筑剪力墙结构体系自重偏大，且建筑平面布置空间存在局限性，为了满足业主对大建筑空间的需求，可将剪力墙转化为框架-剪力墙、框支-剪力墙结构体系是把高层建筑底部设计为框架体系，这种结构体系适用于带有转换层的建筑。另外，框架-剪力墙结构体系是把剪力墙、框架作为承载构件，承受水平与竖向作用荷载，而框架结构来承受竖向荷载，剪力墙则承受水平方向的剪切力。
二、高层建筑的结构受力特点分析
剪力墙是一种好的抵抗水平荷载的结构。剪力墙因为可以有效抵抗水平荷载，所以在总体的墙面结构上就有以下特点：抗侧刚度大，侧移小；室内墙面较为平整；结构自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大，在水平荷载的作用下，通常抗剪刚度起控制作用，故其耗能较差。所以它常常应用在层数较多（20 层以上）的高层建筑中，当剪力墙洞口较小时，剪力墙整体性能比较好，剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。另外，使用剪力墙结构，会给室内较框架结构简洁，不会露梁与露柱的现象，外形也美观，便于室内布置。但也存在着缺点，比如剪力墙结构的抗侧刚度大，就会引起比较大的地震反应，使得上部结构和基础费用增加；由于混凝土墙体较多，使得建筑物重量增加，这也同样引起较大地震反应，进而造成浪费；剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥。
2.1轴向变形
高层建筑的中竖向荷载一般都比较大，会在柱中引起很大的轴向变形从而也就影响连续梁弯矩，同时还会影响预制构件的下料长度。因此必须考虑轴向变形计算值，对下料长度作相应调整。
2.2水平荷载
高层建筑的层高和体型决定了其基础的荷载数值，另外，还包括风荷载和地震作用的水平荷载的数值，也会随结构动力特性的区别产生较大范围的变化。
2.3侧移的控制
结构的侧移是高层建筑结构的设计要点。随着现代楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形也会随着建筑高度的升高而迅速增大。基于这一原因，水平荷载作用下的侧移一定要严格控制在一定范围内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.4结构延性
高层建筑比低层的楼房结构具有更好的延性，因为遇到地震等剧烈震动时所出现的形变就会更大。为了保证建筑在塑性变形的阶段中仍能具备强变形能力，一定要在结构设计上采用相应措施以确保结构的延性。
三、高层建筑剪力墙结构设计要点
3.1连梁设计
连梁是高层建筑剪力墙结构设计中必备的一个结构，主要与墙体起到协调的作用，正常情况下高层建筑剪力墙结构的自身不仅具有一定的刚度和强度，还能起到一定的节能减耗作用，而这就是墙体与连梁之间的协调工作而形成的。另外，连梁还具有连接墙肢以及提高剪力墙刚度的作用，是高层建筑剪力墙设计中不可或缺的部分，尤其是连梁刚度的计算和调整工作更为重要，在设计中，应适当的折减连梁的刚度，以此来提高高层建筑结构整体的抗震性能。在连梁折减计算过程中，要将控制好折减值不应小于0.5，而且要将其控制在0.5至1.0的范围内，保证最佳的调整状态。当然，在连梁折刚度折减后也会由于折减值未能有效的调整，而使得建筑剪力墙结构的斜截面受到的剪承载力以及正截面受到的弯承载力都未能达到承载力的要求，而导致高层建筑剪力墙的整体结构抗震性能为未达到相应的标准，在这种情况下要降低连梁的高度以及减小整体刚度的调整方式来将地震带来的影响控制在最低。
3.2墙身设计
在高层建筑剪力墙结构设计中，墙身的设计在整体结构中都占有一定的重要性，而且对高层建筑剪力墙整体结构抗震性都有着重大的影响，墙身结构主要由钢筋来实现抗震的能力，而钢筋结构主要包括水平向钢筋和竖向钢筋两种，而在设计中要做好相应的搭配，主要搭配原则要根据对该高层建筑结构设计中的斜截面上的抗剪承载力和正截面上的抗弯承载力作为剪力墙钢筋结构的验算标准。对此也为剪力墙抗震结构中的配筋要求分为几个的等级配置，要结合地震等级进行相应的设计，例如，在Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级的抗震设计中，高层建筑剪力墙墙体的设计中，水平向配筋率和竖向配筋率要不小于0.30%，而在非抗震设计中，墙体的双向配筋率要高于0.20%。
3.3剪力墙水平、竖向钢筋设计
剪力墙水平、竖向钢筋设计包括计算分析及构造规定两部分。剪力墙墙肢计算分析主要包括偏心受压墙肢正截面受压承载力计算、偏心受拉墙肢正截面受拉承载力计算、偏心受压墙肢斜截面受剪承载力计算、偏心受拉墙肢斜截面受剪承载力计算以等内容，通过上述计算确定剪力墙受力需要的水平及竖向钢筋需求。为避免剪力墙出现受弯裂缝后马上达到极限承载能力及受剪裂缝出现后发生脆性剪切破坏，规范对剪力墙水平、竖向钢筋的最小配筋率进行了相应规定：一二三级剪力墙最小水平及竖向配筋率不小于0.25%，四级剪力墙不小于0.20%。对于受温度应力影响较大的顶层剪力墙及长矩形平面的端部等剪力墙提高其水平及竖向配筋率至0.25%，从而可以减少温度应力产生的不利影响。
3.4剪力墙边缘构件设计
边缘构件设置与否是影响剪力墙塑性变形能力的一个重要因素，通过在剪力墙两端及洞口两侧设置边缘构件可以大大提高剪力墙的塑性变形能力，从而提高抗震性能。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，我国规范规定根据剪力墙墙肢轴压比、墙肢位置及抗震等级等因素，在相应部分设置约束边缘构件或构造边缘构件。根据抗震等级对边缘构件尺寸及配筋进行相应设计。
四、结语
剪力墙结构是高层建筑结构中最常见和最重要的，对于高层建筑结构的性能和质量具有重要影响。因此，我们应该采取先进的科学技术进行高层建筑结构设计研究，策划合理的方案，设计好剪力墙布置中洞口的位置并发挥受力作用、考虑抗底竖向负荷、保证结构的刚度和承载能力等。此外，还可通过高层建筑体形设计节省施工的成本效果，加强其施工安全措施，提高高层建筑物的安全和质量。
参考文献:
[1]姜峰.对房屋剪力墙结构设计问题的思考[J].中小企业管理与科技.2011（06）.
[2]李桂萍.浅谈高层建筑剪力墙结构设计要点[J].科学之友.2011（06）.
[3]郭兆伟.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J].建材技术与应用.2011（11）.
论文作者:余锋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/12
标签：剪力墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 承载力论文; 截面论文; 刚度论文; 《防护工程》2017年第19期论文;