高層建筑結構設計特點與剪力墻設計

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摘要：剪力墻結構的應用日益廣泛，優化了建筑工程的結構，同時也促進了建筑工程結構設計能力的有效提升，提高了建筑工程項目的質量安全，基于此，對剪力墻結構設計進行規范十分必要。本文分析了高層建筑結構設計特點與剪力墻設計。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;剪力墻設計

在社會經濟發展的當下，人口基數不斷增加，土地資源日益匱乏，建筑工程項目中高層建筑的比例逐漸提升，同時人們的建筑工程質量安全意識也逐步提升，基于此，建筑工程必須不斷提升自身的剪力墻結構設計能力，全面提升建筑工程的質量安全，以滿足建筑使用者的需求。

一、建筑結構設計中剪力墻結構設計原則和要點

建筑結構設計中剪力墻結構設計原則和要點，體現在以下三個方面：第一，在設計剪力墻結構的時候，應當對墻體的受力情況進行分分析?；趬w的平面布置，需要了解墻體縱向和橫向的受力狀況，分析其剪力，并將分析得出的數據和結果，作為剪力墻結構設計的依據;第二，在設計剪力墻結構平面布置圖的時候，需要與主軸方向保持一致，縱向的布置要遵循自上而下原則，在布置的時候應當均勻，不可中斷，而且還需要考慮和預防剛度突變狀況;第三，需要根據施工的實際情況，來調整相應的指標。例如，剪力墻的抗震設計，必須達到施工標準要求。

二、高層民用建筑剪力墻結構的設計特點

2.1 剪力墻結構的設計特點

為了剖析高層民用建筑剪力墻結構穩定性設計的特點，有必要認識民用建筑的結構與剪力墻的混凝土結構。通常來說，高層民用建筑縱向和橫向承載力與結構的設計有關，剪力墻結構形狀增加了結構的穩定性，結構設計時應考慮到墻體結構抗震性能和自然擺動性能，以防止變形，因此剪力墻結構設計具有良好的穩定性。

2.2 剪力墻結構的分類和結構設計要求

根據墻肢是否開設洞口，可將剪力墻分為以下幾種：整截面剪力墻、壁式框架、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻。整截面剪力墻為開洞較小或無開洞的墻，整個剪力墻類似豎向的懸臂桿;當剪力墻開洞面積很大，連系梁和墻肢的剛度均較小，這類剪力墻稱為壁式框架。當剪力墻開洞介于以上兩者之間時，根據連系梁剛度的大小，可分為整體小開口剪力墻和雙肢或多肢剪力墻。整體小開口剪力墻指的是孔面積超過15% 但開口面積較小的墻。這堵墻的受力特征是彎矩圖上的變化，但是在整個高度上沒有回彈點或者只有一個點。雙肢或多肢剪力墻是指具有大孔區的墻，該墻的力學特性類似于上述帶有小開口的整體剪力墻。應做好連肢墻的結構設計，并特別注意墻肢軸壓比的計算。掌握剪力墻結構設計的具體要求，優化結構設計細節，是高層民用建筑剪力墻結構設計的重要內容。

三、建筑結構設計中剪力墻結構設計的有效應用

3.1 科學選擇剪力墻肢的厚度和長度

設計剪力墻結構時，需要根據實際情況來合理選擇墻肢的長度，墻肢的長度過長或過短，都會直接影響剪力墻結構的質量，不利于剪力墻結構穩定性的提升。墻肢的厚度也是關鍵因素之一，在設計厚度參數的時候，應當從剪力墻結構的剛度來考慮。通常情況下，高層建筑剪力墻結構的墻肢體厚度應為20 cm，與其填充墻厚度保持一致。但是如果高層建筑中沒有設計地下室，基礎埋深需超過250 cm，墻體的高度應達到500 cm以上，墻肢的厚度要高于填充墻厚度。下墻肢的長度不可超過800 cm，下跨的高度要大于600 cm。另外，在確定墻肢厚度和長度的時候，還可以從兩方面著手：一方面是設計抗震墻的厚度，嚴格按照施工標準中的要求來設計參數。一般來說如果抗震性達到一或二級，其厚度至少要達到16 cm以上，而且要大于層高長度的1/20 ;若是達到三級或四級，墻體厚度應當等于或大于14 cm，并且要大于層高的1/25。底部加強部位的墻肢厚度參數同樣可以根據級別的不同來進行設計，一級和二級的時候其厚度要大于層高的1/16，且要在20 cm之上;三級和四級的時候厚度要大于層高的1/20，不小于16 cm。合理的墻肢厚度、長度設計，有利于加固剪力墻結構，使其更加安全。

3.2 設計連梁

在剪力墻結構設計過程中，需要注重連梁部分的設計，指的是要科學連接墻肢和墻肢，以避免剪力墻發生變形。在設計連梁的時候，首先明確剪力墻結構中截面的尺寸，了解其跨高，控制連梁的剛度，剛度過大容易影響連梁的設計效果。嚴格按照相關規章制度的要求完成剪力墻折減工作，需要根據施工過程中的實際情況采取相應的辦法。若是施工操作難度過大，可適當地將內力轉換到墻體中。剪力墻墻體防裂指數與折減指數成正比，防裂指數越小，折減系數也就越小，反之則越大。在現有的剪力墻結構設計中，其折減指數大多在0.5以上，才能有效提高剪力墻連梁的效果。

3.2.1 合理設置邊緣構件

在剪力墻結構設計過程中，邊緣構件的設置是其中一項重要環節，其需要施工人員充分了解施工的相關信息，分兩種情形來解決邊緣構件問題。一種是處理具有約束性的邊緣構件剪力墻，另一種則是處理無約束能力的邊緣構件剪力墻。這兩者之間存在一定的差異性，相較于無約束力的邊緣構件來說，有約束力的在承載性上要更強，最大的承載力度可以達到40%以上。在剪力墻結構施工中，可基于施工實況，來選擇邊緣構件的種類，無論是構造邊緣構件，還是約束邊緣構件，都需要滿足于施工需求。正常情況下，若是指定值高于壓軸指數，那么可設置后一種類型的邊緣構件;建筑水平為三級或四級，底部加強位置壓軸指數小于指定值，可以構造類為主。

3.2.2 做好計算工作

在設計剪力墻結構的時候，如果其結構較為簡單，需要計算建筑的使用空間協同面積;如果結構比較復雜，那么要計算建筑的抗震性、內力。在此過程中，可以充分利用計算機信息技術，開發相應的程序和軟件來達到準確計算目標。各參數和指標的設定，需要依情況而定，應做到具體問題具體分析，以此來規避對剪力墻結構的負面影響，提高剪力墻的穩固性，保障剪力墻結構設計工作的順利開展。

四、結束語

剪力墻結構設計是否規范會對整個建筑工程的施工進度與建筑的質量安全產生直接影響。建筑機構的設計人員必須完善自身的剪力墻結構設計技能，進而促進建筑行業的發展與進步。

參考文獻

[1]張穎，肖帆.高層建筑框支-剪力墻結構設計優化策略探究[J].門窗，2019（23）：156.

[2]劉凱.論剪力墻結構在建筑結構設計中的應用[J].居舍，2019（35）：104.