高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構設計的思考

龐 磊

（上海開藝設計集團有限公司泰安分公司，山東 泰安 271000）

1 剪力墻結構的設計原則

在高層建筑中，剪力墻結構主要承載建筑水平及豎直方向的重力及荷載，因此剪力墻的設計不僅要考慮工程成本，更要考慮結構的安全性，在強化對抗側力構件作用的前提下滿足各項位移的限制值，因此剪力墻的設計要遵循以下幾個原則：首先，要對剪力墻結構的連續超限進行合理調整。按照相關設計標準，如剪力墻結構連續跨高較小則會出現彎矩或剪力過大的問題，因此要合理設計連續跨度，通常跨高比至少2.5 以上，合理的跨高比不僅可以避免剪力或彎矩過大的問題，而且可以降低工程成本；還要注意合理調整剪力墻結構與房屋中間的距離，建筑物的立面及平面要均勻，以提高建筑整體的抗扭能力。其次，合理調整樓層間最大位移與層高的比例。計算最大樓層位移時要充分考慮建筑區域的地震發生頻率，在地震易發區域計算樓層標準值時要保留整體結構的彎曲變形程度，如建筑主要為彎曲變形則要將扭轉變形計算在內，重點考慮樓層間的剪力變形及扭轉變形。剪力變形由豎向構件數量來確定，不過實際工程中不能僅通過位移確定豎向構件的剛度，還要盡量減少構件的扭曲變形。最后，合理調整樓層最小剪力系數。剪力墻設計中盡量減少構件的布置，剪力結構的布置盡量大開間，保證側向結構的性能；盡量保證樓層間的剪力系數處于較小的范圍，整體底部與短肢剪力墻二者承受的地震傾覆力之比盡量保持在4：1以內，以減少建筑自身的結構重量，降低地震的破壞程度。

2 剪力墻結構類型

一般情況下，剪力墻會根據其墻體開洞情況分為整體墻、小開口整體墻、連枝墻、壁式框架四個類型。整體墻也就是剪力墻墻體完整的情況，即墻面沒有開洞，也適用于墻體開洞小于整體面積15%時；小開口整體墻是指剪力墻墻體開洞但洞口不大，且開洞面積超過總體15%的墻體；連枝墻主要是在剪力墻上開一列洞口，且洞口面積較大，也可以開多列洞口，這時由于洞口面積太大因而影響了剪力墻的穩定性，為了確保剪力墻有足夠的穩定性，往往會利用洞口之間的連接梁來分擔剪力墻的壓力，能減小剪力墻受到的質量影響；壁式框架主要是因為剪力墻墻體開洞面積太大，洞口的連接梁強度已經超過剪力墻外沿框架強度，剪力墻的承壓能力因此發生了改變，承壓形式跟框架承壓形式非常相似，且壁式框架剪力墻有其獨特的結構特點，比如有顯著的反彎點。

3 剪力墻結構設計要點

3.1 水平荷載

在設計工作當中，為了保障剪力墻結構水平載荷達標，要先設計初步結構圖像，相應依照自重和其他豎向荷載的關系，進行比值計算，根據計算結果可以看到剪力墻整體結構當中的力學結構分布，相應推斷出當前設計結構中的水平荷載是否平衡且達標。

3.2 連梁的合理設計

在剪力墻結構中，要充分對連梁進行合理設計，保證剪力墻結構受到外部水平荷載作用時，墻肢不會出現扭曲的情況。另外在連梁設計中，增加連梁裝置的使用，目的是提高墻肢受到水平荷載作用力后，能夠使墻體具有穩定的狀態，保證剪力墻結構不受破壞。因此在剪力墻結構中，使用連梁結構不僅提高剪力墻結構承擔荷載能力，同時作為剪力墻結構重要的組成部分，需要加大對連梁設計的投入力度。在進行連梁設計中，對連梁參數根據設計要求進行調整，目的是增加結構具有的跨度能力。在現代建筑結構發展過程中，需要不斷提高建筑結構具有的承載能力和抗震能力，不僅要對剪力墻結構寬度和高度進行設計控制，而且要擴大連梁橫截面面積，使連梁裝置在剪力墻結構中具有的作用不斷提高。

3.3 軸向變形

在高層建筑的應用當中，其剪力墻結構的豎向自重是產生荷載的重要因素，自重越大則荷載越大。在此條件下，當剪力墻結構豎向自重過于大，就會給下方地面造成巨大壓力，這種壓力或許不會直接導致地面塌陷，但很容易引起軸向變形現象，當發生此類現象時，則說明地面承載能力在衰減，同時會使得剪力墻結構傾斜，可能引起墻體裂縫問題。

3.4 剪力墻邊緣構件的設計完善

進行剪力墻邊緣構建設計過程中，需要約束邊緣構造，應當對構造邊緣構建進行合理的設計。在結構施工過程中，應當根據現場施工環境，選擇合適的技術方法，對邊緣構件設計進行不斷的完善。而在完善的過程中，需要結合構件產生的作用進行劃分，目的是發揮構件在剪力墻結構中的作用。可見，按照相關施工規定，根據箍筋和配筋特征值，并結合墻肢長度是十分重要的，可以有效控制結構中的尺寸和形態的大小，防止設計出現不合理的現象。

3.5 剪力墻外形和大小要符合工程要求

為達到剪力墻滿足工程建設的需求，在進行結構設計時，要讓剪力墻的外形設計和大小符合工程要求，以便提升剪力墻結構比例。在設計過程中，設計人員必須要考慮剪力墻的承壓能力和具體承壓方式，明確剪力墻水平方向和豎直方向承壓能力不同而需要不同強度的情況，在設計中要確保剪力墻的截面高度大于墻體厚度，數據應符合工程標準，以確保剪力墻有足夠的承載能力。

4 結語

剪力墻設計的特殊性，使得對于設計人員的專業水平和實際經驗的要求更高，其施工過程中的復雜性，更是需要設計人員在設計之前進行多方面的考察，考慮到各種因素的影響，保證最后建筑的安全性，給居民一個保障。