摘要：在高层建筑结构中，通过应用剪力墙，在满足建筑最基本的使用功能的同时，还能够更好的满足人们对建筑的个性化、经济性及耐久性等要求，能够有效的保证建筑的质量，降低建筑工程的生产成本，因此需要做好高层建筑结构中剪力墙结构设计工作，确保剪力墙结构设计水平的提升。文章从剪力墙的含义入手，分析了剪力墙的优缺点，并进一步对高层建筑结构中剪力墙结构设计要点进行了具体阐述。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计；优点；缺点；要点
1剪力墙的含义
利用剪力墙结构代替框架结构，不仅有效的增强建筑的荷载，而且对控制结构水平力上混凝土和钢筋现浇结构也具有积极的意义。剪力墙结构主要以连梁结构和墙肢结构为主，不仅具有较大的刚度，而且承载力及整体性都较好，在整个建筑过程中用钢量也不大。这也是剪力墙结构被广泛推广和使用的重要因素。而且在高层建筑中采用现浇剪力墙结构技术，可以将承重墙与分隔墙有效的结合，这样可以有效的降低成本。因此需要重视对剪力墙结构技术的研究力度，确保剪力墙结构设计水平的提高。
2剪力墙的优点
将剪力墙结构设计融入建筑结构设计中，这样不仅能够降低工程的用钢量，而且对降低建筑工程成本也具有非常重要的意义。而且剪力墙整体性能较好，具有较大的刚度，能够承受住各种类型的荷载，特别是对水平方面的荷载更有效。而且将剪力墙结构设计融入到高层建筑结构设计中来，能够将建筑内部的分隔墙与建筑内部的承重墙有效的结合在一起，对增强建筑内部的空间的安全和美观具有积极的意义。
3剪力墙的缺点
尽量应用剪力墙结构具有较多的优势，但在实际应用中还存在一定的缺点。在框架结构中应用剪力墙会导致建筑重量增加，使建筑成本增高，抗震性能降低。尽管在一定程度上利用剪力墙结构设计时能够减少钢筋的使用率，但同时也会对结构的延性带来一定的影响。而且剪力墙的墙肢自身承载能力受到一定的制约，这也导致其作用无法有效的发挥出来，尽管剪力墙刚度对侧向变形具有较好的抵抗力，但在实际应用时，需要自上而下加强建筑本身的结构，从而导致建筑成本增加。
4高层住宅建筑剪力墙结构设计内容
4.1剪力墙墙肢平面布置
墙肢平面布置时应遵循平面规则、传力明确的原则，剪力墙布置应使得结构质量中心和刚度中心能够位置接近，减小楼层位移比。剪力墙应沿着两个主轴的方向双向布置剪力墙，且二者刚度差别不宜过大；在建筑物抗震设计过程中，应避免出现单向墙的设计形式，确保形成双向抗侧力体系，发挥剪力墙结构良好的空间工作性能。剪力墙布置时，各片剪力墙应尽量对齐设置，形成明确的抗水平力体系，从而更好的发挥各墙肢的作用。合理的墙肢布置可以使得结构传力合理，且实现较好的经济性。
4.2剪力墙墙肢竖向布置
剪力墙墙肢应遵循上下对齐的原则进行设计。尽量避免因中间剪力墙打段造成该层刚度及承载力突变形成的薄弱层。剪力墙楼层开洞时，上下各层的洞口位置应对齐，形成规则的开洞剪力墙，传力明确，力学模型清晰，计算结果可靠，经济性良好。对于洞口布置上下错开的剪力墙受力复杂，应进行专门的应力分析，并采取加强措施保证结构安全可靠。
4.3剪力墙墙肢长度及厚度的设计
4.3.1剪力墙墙肢长度的确定。墙肢的长度的合理与否影响着剪力墙结构的承载力及经济性。剪力墙不宜过长，过长剪力墙容易形成延性较差的剪切破坏，且单片剪力墙刚度太大后会吸收更多的水平作用。墙肢长度宜控制在8米以下的范围，且各段墙肢总高度/长度宜大于3，这样各片剪力墙在水平地震作用下容易形成延性较好的弯曲破坏模式，同时可以避免弯曲开裂后产生宽度太大的裂缝。
4.3.2剪力墙厚度的确定。与框架柱不同，剪力墙墙肢两个方向尺寸差别大，剪力墙墙肢厚度的合理与否影响墙肢平面外的稳定性及刚度。除了最小厚度基本构造要求外，剪力墙厚由轴压比及墙体稳定性控制。影响轴压比的主要因素有：抗震等级、墙肢长度、上部荷载、混凝土强度等级；影响稳定性的因素主要有：墙肢长度、上部荷载、混凝土强度等级、墙肢支承条件、层高，其中层高及墙肢墙肢支承条件对稳定性影响较大，因此在层高较大时宜尽量设置T形、L形、槽形及工字形等有翼缘剪力墙。
4.4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。
4.5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。一般来说，需基于剪力墙结构所具有的轴压比大小、等级确定边缘构件形式，下表1 为边缘构件所需设定的最大轴压。
4.6剪力墙连梁设计
连梁作为剪力墙结构十分重要的构件也是设计的重点。与框架梁不同，通常情况下连梁跨高比较小，因此竖向荷载产生的内力较小，而水平作用下会产生较大的内力，据此计算的连梁反弯点会在跨中附近，两端弯矩接近，全截面剪力基本相同，考虑水平作用反复发生时，连梁上下纵筋计算面积接近，因此通常连梁上下纵筋配筋相同，箍筋全跨相同配置。连梁是剪力墙结构中最早破坏的耗能构件，为实现其耗能的作用，连梁需要设计成延性好的弯曲破坏模式，避免发生脆性剪切破坏。跨高比=L/（2h0）=M/（Vh0），也就是说跨高比越大弯矩与剪力之比就越大，更容易发生弯曲破坏模式，因此对于跨高比较大的连梁，破坏模式更接近框架梁，通过常规设计就可以达到预期效果，而对于跨高比较小（≤2.5）的连梁，更容易发生剪切破坏，对此类连梁抗剪要求加强。为实现小跨高比连梁延性能力达到剪力墙结构对连梁的延性需求，需要改变配筋方式，应根据宽度、适应条件等要求设置斜向交叉钢筋、集中对角斜筋或对角暗撑筋。一般可以在设防烈度低的情况下，适当降低折减，比如说在6、7度的情况下，取0．7，同时在设防裂度高的情况下，适当多折减，比如说在8、9度的情况下，选择取0．5，然而折减系数仍握标准，自觉提高节能的意识，需要在 0．5 以上，从而使连梁结构具有承受竖向荷载的作用。
结束语
近年来我国建筑行业取得了较快的发展，这也有效的推动了剪力墙结构的应用。在当前高层建筑结构中，剪力墙结构应用十分普遍，因此需要在建筑结构设计过程中将剪力墙结构融入到整个设计过程中，提高建筑的整体性能及抗震性能，更充分的发挥出剪力墙结构的重要作用。
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论文作者:蒋声声
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/19
标签：剪力墙论文; 结构论文; 构件论文; 建筑论文; 水平论文; 结构设计论文; 刚度论文; 《基层建设》2017年5期论文;