剪力墻結構體系在高層建筑設計中的應用

蘇東進

（福建省千億建筑設計有限公司，福建　泉州 362000）

剪力墻結構體系在高層建筑設計中的應用

蘇東進

（福建省千億建筑設計有限公司，福建泉州 362000）

【摘要】社會經濟的迅速發展，促進了我國建筑行業的迅速發展。人們生活水平的不斷提高，對建筑的功能使用需求也越來越高。為了適應人們日益增加的建筑功能使用需求，我國的建筑正在逐漸的向高層建筑模式發展。在高層建筑的設計過程中，應用剪力墻結構體系，可以提高建筑的安全性和經濟性。

【關鍵詞】剪力墻結構體系；高層建筑設計；抗震性能

1　短肢剪力墻的結構體系

1.1剪力墻結構體系的作用

在建筑工程的設計過程中，應用短肢剪力墻具有十分重要的作用。因為短肢剪力墻結構可以結合建筑平面，利用一定的間隔墻位置，實現對建筑豎向構件的布置。按照建筑工程可視抗側力的需要，布置剪力墻的數量和墻肢長度，應用輕質填充墻，實現對建筑中部分剪力墻的代替。這樣不僅可以減輕建筑物的自重荷載，還可以在一定程度上降低建筑的結構剛度，減小地震作用，具有明顯的經濟效益。

1.2剪力墻體系結構

短肢剪力墻體系，主要是指建筑設計師根據高層建筑的平面特點，通過對豎向交通中心區分隔墻的應用，在高層建筑中設置鋼筋混凝土墻，組成一個核心筒體，保證核心筒體的基本完整。然后把設置的鋼筋混凝土墻作為高層建筑中，承受建筑豎向荷載和抗側力的主要部分。建筑外圍部分的豎向構件，根據建筑中的結構受力需要和高層建筑中的平面布置，在建筑的分隔墻交點處設置鋼筋混凝土短肢剪力墻。在設置的過程中，應該保證斷肢剪力墻的合理性。建筑設計的過程中，需要在各個斷肢剪力墻之間布置連系梁，把建筑中的斷肢剪力墻和核心筒體組成一個整體，形成整個高層建筑的結構體系。

1.3高層建筑設計中的斷肢剪力墻

短肢剪力墻的墻肢大約是5倍的肢寬，截面厚度最少應該是200mm。通常情況下，斷肢剪力墻結構的布置形式是應用L形和T形。在特殊的情況下，也可以應用十形、Z形和一字形截面。短肢剪力墻結構的形式，主要是根據高層建筑中交點處的分割墻的形式決定的。在高層建筑的設計過程中，也可以混合布置一部分的矩形柱或者長墻肢。例如，在高層建筑的設計過程中，如果墻肢的截面高度和厚度之間的比值是5—8，可以應用的斷肢剪力墻結構形式是對形、T形、I形截面剪力墻。在實際的應用過程中，還應該保證每個方向的墻肢截面高高度和厚度之間的比是5—8。

2　短肢剪力墻結構在高層建筑設計中的應用

2.1高層建筑中短肢剪力墻的界定

我國的《高層建筑混凝土結構技術規程》中對短肢剪力墻的定義是：短肢剪力墻是指墻肢的截面高度和厚度之比保持在5—8的剪力墻。同時，該項規定中也指出，在高層建筑的設計過程中，對剪力墻結構的應用，不能全部采用短肢剪力墻結構。如果高層建筑中應用的短肢剪力墻比較多的時候，應該設置一定的筒體，形成包括短肢剪力墻和筒體結構的建筑剪力墻結構，共用抵抗建筑中的水平力。除此之外，在高層建筑的設計過程中，實現抗震設計的時候，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩，不應該比建筑結構中總底部傾覆力矩的50％小。所以，在高層建筑的設計過程中，設計人員根據建筑工程的功能需求，實現對建筑剪力墻結構的應用，應該準確的界定剪力墻，保證剪力墻結構的正確應用，才能發揮剪力墻結構在建筑中的重要作用。

2.2布置短肢剪力墻結構的原則

在高層建筑的設計過程中，現行的建筑結構設計理論和計算方法還存在一些問題，甚至存在不可計算性。建筑設計人員在實現對建筑混凝土結構的設計的過程中，對內力的計算應用的計算方法，主要是基于彈性理論的計算方法。但是，在建筑的截面設計過程中，應用的計算方法確實基于塑性理論極限狀態的設計方法。這種現象，導致建筑的計算結果和建筑結構的實際受力狀態，產生了較大的差異。因此，建筑設計人員必須培養概念設計的素養，選擇具有最好效果、工程造價比較低的設計方案，在布置短肢剪力墻結構的過程中，應該遵循一定的設置原則。

2.3短肢剪力墻結構的抗震作用

短肢剪力墻的受力和變形特征與建筑中的框架結構非常相似，但是相對與建筑的框架結構來說，短肢剪力墻的剛度和內力分配更加合理，因為結構變形協調所造成的建筑豎向位移差別，也比建筑框架結構的小。因此，在高層建筑設計中應用短肢剪力墻結構，基礎荷載更加均勻、合理。在加強建筑短肢剪力墻結構的抗震能力的時候，建筑設計人員需要注意一定的問題。例如，在實際的高層建筑設計施工過程中，應用的短肢剪力墻的抗震等級，應該比我國《高層建筑混凝土結構技術規程》中規定的剪力墻抗震等級高一級。在重力荷載代表值的作用下，建筑中的各層短肢剪力墻產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級分別是1、2、3的時候，不應該超過0.5、0.6和0.7。針對高層建筑中的無翼緣或者端柱的一字形短肢剪力墻，設置的軸壓比限值應該相應的降低0.1。短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，在建筑底部的加強部位最少應該保持在1.2％，建筑的其它部位最少應該保持在1.0％。

3　總結

社會經濟的迅速發展和科學技術的不斷進步，為我國建筑行業的發展提供了良好的條件。隨著新型建筑材料的出現和建筑設計施工技術水平和質量的不斷提高，對高層建筑的應用越來越廣泛，需要設計人員根據實際的建筑功能需要，實現對剪力墻結構的良好應用，發揮剪力墻結構的重要作用，才能促進我國建筑行業的不斷發展。

【參考文獻】

[1]陳功、鮮金宏．剪力墻在高層建筑結構抗震中的計算分析與應用[J]．科學技術與工程．2013，(28)

[2]曹彬、李銘.高層建筑結構設計中剪力墻結構的要點分析[J].中國建筑金屬結構，2013（22）.

[3]杜娟.淺談剪力墻結構高層建筑的優化設計方法[J].科技創新與應用,2013,(20).

【作者簡介】

蘇東進，男，1962.10，漢族，福建泉州，福建省千億建筑設計有限公司，大學專科，工程師，建筑工程設計，參與福建省水口水電站的建設，從事建筑設計30幾年。