高層剪力墻結構設計的要點分析

摘 要：作為現代高層建筑設計中的重要組成部分，剪力墻結構設計的好壞將直接關系到高層建筑的整體結構性能和質量。本文首先分析了剪力墻結構特點和設計技術要求，然后具體闡述了剪力墻結構設計中的要點，以期為相關設計和技術人員提供參考。

關鍵詞：高層剪力墻；結構設計；要點分析

隨著現代建筑行業的迅速發展，建筑結構設計的要求也越來越高，由于剪力墻結構具有強度高、抗壓性強、承載力好、節省材料等優點，因而被廣泛應用于現代高層建筑結構設計中。然而由于剪力墻自身結構存在的部分缺陷，也使得建筑工程中出現了施工成本浪費、結構自身延性較差等問題。因此，加強有關剪力墻結構設計的的要點分析，對于提高剪力墻結構的使用效率和應用范圍具有重要的現實意義。

一、剪力墻結構特點及設計技術要求

1、剪力墻結構特點

剪力墻結構主要包括以下幾個特點：（1）結構擁有較強的自重，能夠有效減小地震效應的影響；（2）結構擁有較高的抗側性能和承載性能，能夠有效抵抗和消除水平荷載和豎向荷載，比較適用于高層建筑結構；（3）結構擁有良好的空間利用率，由于樓板與剪力墻共同構成穩定的受力體系，可以使室內空間更加寬敞和簡潔。另外，由于不采用梁式結構平板，可以有效增加凈高，提高空間利用率；（4）結構擁有較強的側向剛度。由于剪力墻結構較強的側向剛度，可以有效減小水平荷載作用下產生的側移；（5）由于結構施工過程較為繁瑣，相對造價也會較高。[1]

2、剪力墻結構設計技術要求

剪力墻結構設計的基本技術要求有：（1）建筑樓層扭轉位移需要控制各項條件。根據具體工程實踐經驗發現，在結構水平位移和最大層間位移較小的情況下，可以將結構扭轉位移比適當放寬，如在多層結構中，要保證扭轉位移比放寬到1.4～1.6之間。（2）在高層大開間剪力墻結構設計中，如果荷載變化幅度較小或均勻變化時，要根據地上樓層數量設置準確的荷載標準值，通常在1～18層之間設置為13～15kN/m，在19～25層之間設置為15～16kN/m，地下室要在20kN/m以上；并根據荷載標準值計算地基所需的承載力。（3）剪力墻和樓面梁的連接處理。在剪力墻結構設計過程中，如果樓面梁與剪力墻位于同一個水平面，要采用剛接計算方式估計梁端值；如果樓面梁與剪力墻不處在同一水平面，要保證梁鋼筋的錨固長度在規定范圍內。（4）剪力墻結構底部應當盡量讓部位墻肢截面厚度增加，并依照建筑高度抗震等級設置恰當的數值，如果墻肢厚度不符合要求，要具體驗算墻體的穩定性能參數，且保證厚度大于16cm的范圍。特別在建筑外墻設計時，要盡可能使墻體增厚。[2]

二、剪力墻結構設計要點

1、剪力墻結構計算和配筋

（1）連梁。剪力墻只有具備了符合要求的剛度和強度，才能完成連梁與墻體的協調。一般情況下，連梁具有加固連接墻肢和加強剪力墻剛度的作用。因而在剪力墻結構整體設計計算時要恰當的折減連梁所具有的剛度，保證其取值范圍在0.6～1.0之間，且折減值要高于0.5。若在折減剛度后出現斜截面受剪承載力和正截面受彎承載力降低的情況，要采用降低整體剛度、減小連梁高度的方式來避免地震效應的影響。

（2）剪力墻墻身

針對高層建筑中大面積剪力墻的大范圍墻體應當合理增加配筋量，特別注意建筑中的溫度變化敏感裝置和連梁位置，配筋的數量要能夠確保剪力墻結構的整體穩定。高層剪力墻的豎向配筋，主要是適量增加剪力墻邊緣的鋼筋數量以加強墻體的抗彎承載力。

2、剪力墻結構的布置

鋼筋混凝土剪力墻結構承受力主要來自于風荷載力、豎向荷載力和水平地震作用力等。在剪力墻結構布置過程中，應當根據建筑物所需的性能要求，恰當確定結構擁有的軸線，合理規則的完成對稱布置。布置時一方面要考慮豎向承載構件的布置方式，另一方面要考慮結構的對稱性要求，避免出現嚴重的扭轉效應。一般會考慮以下三個方面的內容：

（1）確保剪力墻結構整體力度和剛度。如果不加控制得增加剪力墻結構剛度，雖然會縮短施工周期，但會使加大地震力，造成施工材料的嚴重消耗。地震力的增大會造成截面、連梁超筋和墻肢部位缺乏要求的抗剪性能，增加了截面設計的難度標準。

（2）避免出現獨立的小墻肢。若在建筑結構布置中出現了獨立墻肢，會加大施工過程的難度。因此，為了避免出現獨立墻肢、減小施工難度，會采用合理布置建筑剪力墻和合并洞口的方式進行結構設計。

（3）對短肢剪力墻結構進行恰當選擇。短肢剪力墻結構的運用，雖然提高了結構布置的靈活性，降低了結構本身的重量，但同時也降低了結構的抗震性能，難以保證建筑結構的安全性和穩定性。所以，對于短肢剪力墻結構要進行恰當選擇。

（4）剪力墻結構布置過程中應當盡量選用帶翼緣的T型和L型墻肢，且要對墻肢的軸壓比進行控制，并增加縱向箍筋和鋼筋的配筋率，以增強墻肢的抗震水平；墻肢開洞時應當確保上下對齊，成列進行布置，以構造成明顯的連梁和墻肢。

（5）剪力墻結構布置過程中應當防止出現樓板主梁平面安置在剪力墻上，如果必須安置則要在剪力墻的恰當部位擱置相應的暗梁；要合理均勻布置剪力墻，沿主軸雙向布置的方式來保證兩個方面擁有相近的抗側強度。剪力墻結構布置圖如圖1所示：

圖1 剪力墻布置圖

3、底部加強部位設計

在剪力墻結構設計過程中，對于底部附帶轉換層的高層建筑結構，可以根據墻肢總高度的1/8與框支層加上框支層以上2層的高度兩者中的較大值作為剪力墻底部加強部位應有的高度；對于普通的高層剪力墻結構，其可以根據底部兩層高度與嵌固部位以上墻肢總高度的1/8兩者中的較大值作為底部加強部位應有的高度。

4、重視轉換層結構設計

隨著高層建筑結構形式和功能設計的多樣化發展，當綜合大樓一樓建筑物的下部和上部擁有不同的使用功能時，就需要改變結構布置，即添加相應的轉換構件來使上下結構之間互相銜接，這種設置具有裝換構件的樓層成為轉換層。結構設計時，應當盡可能選用輕度較高和剛度較小的轉換結構形式，并充分分析結構內存在的薄弱部位，根據具體的結構分配內力特點來調整構件配件和內力設計，從而提高薄弱部位的整體性能。

結束語：

高層剪力墻結構設計的良好改善，可以有效提高剪力墻結構住宅的優越性能，增強高層結構的整體質量。因此，結構設計和技術人員應當從剪力墻結構布置、結構計算和配筋等方面加強剪力墻結構設計，提高剪力墻結構設計水平和能力。

參考文獻：

[1]鐘建興.關于高層住宅剪力墻結構設計的一些探討[J].企業科技與發展. 2010，12（29）：62-63

[2]楊斌，張紅英.關于剪力墻結構設計中若干問題的研究[J].工程地球物理學報. 2010，05（35）：57-58

[3]劉聚利，武瑞琴.高層剪力墻結構住宅結構設計體會[J].河北煤炭. 2011，06（10）：61-62