高層住宅剪力墻設計與應用探究

文/ 王彥春 唐山市住房和城鄉建局　河北唐山　063000

高層住宅剪力墻設計與應用探究

文/ 王彥春 唐山市住房和城鄉建局河北唐山063000

伴隨著我國經濟水平的不斷提升，我國的城市化建設也加快了步伐，大量的人口不斷的涌向城市，因此，城市面臨著越來越緊張的建筑局面。近些年來，為了緩解這一現象，我國不斷的增加高層建筑的數量，而在高層住宅中，應用最為廣泛的設計便是剪力墻設計，本文將會詳細的對剪力墻設計在高層住宅中的應用進行詳細分析，為今后的建筑設計工作提供相關借鑒。筆者希望本文的探討與分析，能給大家帶來一定的思考和啟發。

高層住宅；剪力墻；設計；應用；技術；結構

引言

伴隨著經濟和社會的飛速發展而帶來的城市人口的壓力，目前的住房形式越來越不容樂觀，住房作為人們賴以生存的生活必需品，人們在建設過程中對于住房的質量要求也越來越高，因此，住房的安全性和耐用性在建設過程中越來越受到關注。為了解決住房的耐用問題，越來越多的建筑企業在高層住宅的建設過程中應用了剪力墻設計，并且取得了特別理想的效果，剪力墻結構無論從實用性、安全性、經濟性等各個方面考慮都具有一定的優勢[1]。

一、剪力墻結構的相關概述

（一）剪力墻結構的定義

剪力墻結構是一種為了能夠更好的解決水平以及豎直方向上的載荷，而采取將縱橫混凝土墻和屋面梁板相結合的一種受力結構，這種結構具有剛度大、承載負荷能力強、位移小等優點。但是剪力墻結構由于自身的結構體系的影響，必須要求相互之間間隔較小。

（二）剪力墻結構設計應用在高層住宅的優點

在當今的建筑設計中，要對一項建筑的建筑質量、建筑安全以及經濟效益等方面綜合考慮，剪力墻是一種兼顧上述各種因素的綜合性設計方案。通過應用剪力墻結構，建筑物的抗震性能能夠明顯的提升一個檔次，很好地解決了建筑安全因素；在應用剪力墻結構的高層建筑中，建筑物內的分隔墻很多，實現了輕質材料的應用，通過降低承載墻的數量來達到減小壓力的目的，很好的解決了建筑質量問題；此外，應用剪力墻結構能夠在施工中減少建筑材料的應用，十分經濟劃算，因此又很好的解決了建筑中的經濟效益問題；剪力墻結構的設計十分對稱整齊，沒有多余的漏梁等瑕疵，因此，具有十分高的美觀性。綜上所述，剪力墻結構由于自身的多種優點，在目前的高層建筑的建設中收到了廣泛的應用。

二、高層住宅剪力墻設計的相關要點

在剪力墻結構中，墻主體作為受力的主要對象，承擔著剪力、彎矩等，是剛度強度要求的主體，因此，為了防止剪力墻出現一系列的破壞問題，需要對剪力墻結構進行以下設置。

（一）對于剪力墻的布置

為了能夠使剪力墻實現對稱、均勻，并且具有良好的側向剛度，通常在進行剪力墻的平面布置時采取雙向布置的方式，如果采取單向布置的方式，則非常容易導致墻體出現過于密集的現象。

要根據國家規定來確定剪力墻的墻厚和墻高，在滿足國家規定的要求外，盡量做到優化結構設計，做到安全、經濟。在墻體的選擇中，通常會采取T形、L形、十字形。

剪力墻按照所開洞口的大小可以分為整體墻、聯肢墻、壁式框架等；按照墻肢高度和墻厚度的比值可以將單片剪力墻分為高墻和矮墻；按照高厚比可以分為一般剪力墻和短肢剪力墻。按照《高層建筑混凝土結構規程》（JGJ3-2010）的要求，在抗震設計中，短肢剪力墻要設置翼緣。

（二）高層住宅剪力墻結構中的連梁設計

在剪力墻結構中，進行連接墻肢和墻肢的梁被稱為連梁。連梁對于剪力墻結構具有十分關鍵的作用。能夠對墻肢起到有效的約束作用。在具體的剪力墻結構中，連梁通常會出現脆性破壞和延性破壞兩種狀況。一旦剪力墻出現脆性破壞的狀況，也就意味著剪力墻失去了承載作用，最終可能導致坍塌現象的發生，一旦發生延性破壞，剪力墻的剛度則會下降，會出現裂縫現象。

在進行連梁設計時，框架梁要按照框架結構的框架梁設計。對于連梁超筋的處理，要將連梁的剛度進行折減，通過減少剪力設計值的方式來實現目的，或者是采取減少梁截面的方式。由于連梁是一種耗能構件，在進行設計時要按照普通框架梁的要求，對混凝土壓區高度進行控制，按照強剪弱彎、強柱弱梁的延性要求進行計算。

三、高層住宅剪力墻結構整體設計分析

（一）剪力墻的高層結構參數計算和選擇

對高層住宅的內力位移進行分析，計算中要將結構的剛度以及自振周期考慮以及非承重墻的剛度在內，在進行自振周期折減系數的選取時選擇1.0最為適宜（非承重墻較多周期折減系數選擇0.9）；為了能夠使高層住宅剪力墻結構具有良好的性能，通常會在分析過程中選取振型分解反應譜法。

對于高層結構設計中以下比值的確定需要重視：第一，控制結構延性的軸壓比；第二，控制地震剪力的剪重比；控制結構豎向規則性的剛度比，剛度比的選取可以有效地避免薄弱層的出現；控制結構平面規則性的位移比；控制結構扭轉效應的周期比，選取合適的周期比，可以有效地防止出現扭轉現象的發生；控制穩定性的剛重比。以上的比值都要滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）的相應要求。

（二）高層結構風荷載的取值

首先根據規范確定體型系數，要根據工程結構平面布置，在確定體型系數的X、Y值。然后對樓群間的群體效應進行考慮，參考風載荷實驗數據進行取值。使用SATWE軟件進行體型系數的輸入，最后確保求得的剛重比要符合《高層建筑混凝土結構規程》（JGJ3-2010）的相應要求。

（三）結構細節優化

考慮到高層懸挑構建承受反向風載荷的影響，要采取雙層雙向結構配筋；考慮到連梁和剪力墻剛度，采取鉸接的方式；在梁和墻相互垂直交界的地方，一般會采取以下兩種方式：在梁支座設置扶壁柱，該方式將會影響到美觀；另一種方式是采取鉸接方式。要盡量避免在角部出現短肢剪力墻。在對墻體進行開洞計算時，將窗洞視為門洞，洞口被截斷的分布筋要集中在洞口周邊。要考慮到地下室外墻擋土作用，剪力墻縱筋要設在墻水平鋼筋外側。

結語：

綜上所述，有著優良剛度性能、強度性能、經濟效益、美觀性能等優點的剪力墻結構在當前的高層住宅中得到了廣泛的應用。在進行剪力墻結構的設計過程中，要充分考慮剪力墻的剛度、自重、抗震性能等，并根據實際狀況進行細致的計算和結構優化設計，從而確保建筑物的質量。

[1]孫海濤,蒲曉琴,盧建宇,依力帕提.某高層住宅剪力墻設計與應用[J].建筑技術,2011,04:361-363.

[2]高順樁.建筑工程中剪力墻施工技術的運用[J].中國房地產業.2015.8