高層建筑結構設計特點與剪力墻設計

王永鋒

摘 要：剪力墻結構是指縱橫向的主要承重結構全部為結構墻的結構。當墻體處于建筑物中合適的位置時，它們能形成一種有效抵抗水平作用的結構體系，同時，又能起到對空間的分割作用。剪力墻結構是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內力，并能有效控制結構的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。剪力墻結構作用高層建筑中的主要結構形式，在現代高層建筑中被大量運用。

關鍵詞：高層建筑 結構設計 特點 剪力墻設計

由于剪力墻明顯的優勢和使用范圍的廣泛，剪力墻結構在建筑行業的受歡迎程度超出了人們想象，其受到了設計方的喜愛，業主的信賴。剪力墻結構的作用還沒有發揮到最大，建筑設計的質量也沒有得到最大的保障，為了實現這些愿望，各個設計人員要對剪力墻結構的每一個點要進行精密的計算，減少失誤。而且要好上加好，要充分完善剪力墻結構設計，讓其以后能使用到每一次的建筑修建當中，使我國的建筑事業發展前程更樂觀、快速。

1 高層建筑結構設計原則

1.1 基礎方案的合理性

高層建筑結構基礎施工方案，是保證高層建筑施工整體性和良好性的基礎保障，在實際的建筑結構方案設計當中，相關設計單位需要依照具體施工地質條件，依照具體的建筑施工要求來對結構實施設計。同時在建筑結構基礎方案的配置上，需要和地質調查報告進行對接，保證其中各項調查數據充分符合工程施工標準。另一個方面，在進行高層建筑施工過程中，還需要對建筑實施綜合性分析，特別是對建筑整體結構的穩定程度、每一個環節的負載加以考慮，通過這種施工設計方式充分保證工程施工的穩定性。

1.2 結構措施完善

在高層建筑施工當中，除了需要對基礎施工方案和施工圖紙進行設計之外，其中還有一個比較重要的施工原則是相關施工單位經常忽略的問題，那就是需要保證建筑結構實施措施完善化。相關設計單位在對高層建筑結構進行設計的過程當中，需要充分的注意到各部分組件相互之間的銜接程度。比如；建筑體當中的鋼筋錨固長度等，同時在設計單位當中還需要充分注意建筑體存在的一些薄弱環節，建筑體本身的溫度對建筑體組件產生的影響等，這對幾個方面的問題，在實際的設計工作當中，需要充分遵循“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的基本結構設計原則，通過這種方式來保證高層建筑結構設計的穩定性。

2剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

2.1約束邊緣構件的作用

為了使剪力墻發揮更大的作用，設計者想了很多辦法，約束邊緣構件就是其中一種方法。約束邊緣構件處理是由兩種方法結合而成，即無約束邊緣構建和有約束邊緣構建，這兩種都是不可缺少的，也各有各的利弊。通過各種比較來看，無約束邊緣構建的表現要更好一點，能承受更大力。而在穩定性上面有約束邊緣構件又要比無約束邊緣構件要好，所以在實施到建筑結構上時要視情況而定。

2.2控制墻體配筋中的作用

剪力墻有一個最大的特征就是特別消耗鋼量，而鋼的生產消耗的人力物力都特別大，所以就要考慮如何把鋼的使用量降低，節約資源和成本。可以通過控制墻體配筋量來減少鋼的使用。一般最常見的方法是在確定了最小配筋量的情況下，在鋼筋的分布上做文章，水平外側分布，垂直內測分布。在使用雙向鋼筋網片的保護層也可以降低配筋量，即把厚度降到 30mm 就可以了。

2.3 短肢剪力墻的說明

在《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010） 中規定說明：厚度≤300mm、橫截面的高度與厚度比在范圍 4～8 內的剪力墻就是短肢剪力墻。短肢剪力墻在生活中的使用范圍越來越大，因為其肢厚比比長肢剪力墻的要小，這種微小的改良應用到一些小型的住宅區能在空間排布上看出優勢，而且在布局上和對于住戶日后對于房子的設計也會方便很多。

2.4 剪力墻結構厚度控制

現代建筑設計需要符合綜合性抗震標準，不同地區的建筑抗震標準等級差異化明顯，要根據區域內地質環境、自然氣候及建筑設計要求等，結合剪力墻結構設計內容選擇最佳厚度融入剪力墻結構施工方案。剪力墻設計抗震效能主要來源于界面尺寸，一般情況下需要采取墻體底部加厚方法提高墻面強度。如建筑基礎數值不產生變動，則正常情況下底部厚度控制在 200 毫米以下，而其余部位結構厚度，則不應低于 150 毫米以免因厚度不足，產生結構承載力不佳及建筑剪力墻結構重心偏移等相關問題。剪力墻獨立結構設計方面，墻體底部厚度不得超過 180 毫米，其目的在于充分發揮獨立剪力墻底部結構剛性優勢，過薄的底部結構厚度設計，難以有效發揮剪力墻底部承壓結構效用，而過厚的設計方案，則使底部結構壓強增加，導致剪力墻結構設計整體性受損，在建筑設計方面，應將基礎數值控制在標準范圍內，以提升建筑使用安全效益。

2.5剪力墻結構基礎尺寸設置

剪力墻結構尺寸設置應注意對結構豎直方向及水平方向的剛度荷載壓力分布分析，盡可能將剪力墻肢截面高度基數控制在墻體厚度基數的 8 倍以上，保障雙間合并布置開間空間設計符合剪力墻基礎結構設置標準，若在實際操作過程中，未能按照標準規格執行設計方案，則無法滿足剪力墻豎向荷載傳遞需求。如建筑設計方案對建筑對基礎結構設計有特殊要求，則應盡可能的避免采取開間布置設計方式?，F代剪力墻形狀設計為有效適應多種階段使用及施工操作環境，均采用 L 形及 T 形結構設計，該布局有利于提高側向剛度，降低剪力墻結構自身實際重量，從技術及成本兩個方面均具有綜合性實踐優勢。另一方面剪力墻設計要求結構長度不宜過短，若實際長度為達到建筑使用標準，則可能出現配筋問題，從而影響建筑質量，對此需將實際長度控制在 1 米以上，使墻端暗柱配筋與構造配筋更為接近，以便運用剪力墻結構尺寸的控制，確保剪力墻結構壓力分布合理性。

結 論

綜上所述，隨著土地資源日益緊張，高層建筑在未來城市建設發展中應用前景勢必會越來越廣闊，剪力墻結構基于造價低、抗震性能好等優點在高層建筑建設中也逐漸得到了更為廣泛的應用，因此需要高層建筑工程設計人員針對剪力墻設計加以優化，不斷提升剪力墻設計水平，推動剪力墻功能全面發揮，從而有效促進高層建筑工程的建設發展。

參考文獻：

[1] 林小楊.淺談高層建筑剪力墻結構優化設計[J].河南建材，2015（3）：74～76.

[2] 陳亮.淺談高層建筑中剪力墻結構的優化設計[J].城市建筑，2017（6）：84～84.

[3] 孫愷玲.淺析高層建筑結構中剪力墻結構設計要點分析[J].工程技術：引文版，2017（2）：98.