高層建筑結構設計中剪力墻結構的要點探析

甘仕偉

摘要：當前，隨著人們對于居住建筑的需求增多，大量的高層建筑在各種用途的建筑中出現，這在一定程度上能夠有效利用土地使用面積，符合當前社會經濟發展的需求。對高層建筑中的剪力墻的應用更能有效的體現出其很好的優勢。不但能夠滿足建筑最基本的使用功能，還能夠對人們日益增長的個性化需求以及工程經濟性需求和耐久性的要求都可以實現。剪力墻的結構設計技術的應用能夠有效的確保建筑的質量，也能夠降低建筑工程的生產成本。本文從剪力墻的基本含義及剪力墻結構設計的基本原則，對剪力墻的特點展開剖析，并深層面描述了高層建筑結構設計中剪力墻結構設計的關鍵點。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;剪力墻結構

引言：

高層建筑剪力墻結構的設計，為提高高層建筑的性能提供了良好的解決途徑。對高層建筑剪力墻結構的設計優化，有助于加強高層建筑的建造質量，提高建筑整體的美觀性，改善城鎮居民的居住環境。因此，應根據剪力墻的基本原則并對優缺點進行分析，加強高層建筑剪力墻結構設計優化工作的進行。

一、剪力墻的基本含義

（一）剪力墻結構的定義

剪力墻結構的定義為：（1）剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的鋼筋混凝土墻;（2）高層建筑結構不應采用全部剪力墻的剪力墻結構;（3）剪力墻較多時，應布置筒體（或一般剪力墻），形成剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結構。

（二）剪力墻結構的必要條件

抗震設計時，墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結構總底部地震傾覆力矩的50%。

（三）剪力墻結構的下限

當墻較少時，如墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結構總底部地震傾覆力矩的15%～40%，則可以按普通剪力墻結構設計。下限規范沒有規定，設計師可以靈活掌握。如果在剪力墻結構中，只有個別小墻肢，不應看成剪力墻結構而應作為一般剪力墻結構處理。

二、剪力墻結構設計的基本原則

（一）調整樓層最小剪力系數方面的原則

在剪力墻設計時要盡量少使用構件，其中最佳的設計預案就是布置大開間的剪力構造，讓其側向剛度構造能達到最優的狀態。同時，要確保樓層間的剪力系數最小，不得越出有關標準要求的范圍，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩以及和整體總底部承受的地震傾覆力比一定不得超出1∶4，這樣不但能縮減構造自身的重量，還能縮減地震所帶來的損壞，可節省成本。

（二）調整樓層間最大位移與層高之比方面的原則

我們可通過豎向構件的數目來得出構造的剪切變形量，可是在大量的項目實踐中，大多數構件還是不過關的，所以要對構件實施科學的布置，一旦布置不科學，就會產生扭轉變形，那么樓層間的移動也難以達標。所以，對于高層建筑來講，不能僅用樓層間的移動來確定豎向構件的剛度，同時還要盡量的縮減扭轉變形。

（三）調整剪力墻結構連續超限方面的原則

如果剪力墻構造有較小的連續跨高比，就會產生較大的彎矩與剪力，如此就會超出了有關標準限度，跨高比一般要大于2.5。遵照有關的標準，如果跨高比低于5時，不能折減連續梁，合理的選擇跨高比可高效的防止剪力與彎矩過量。在構造設計中如果對上述內容進行有效合理的運用，在一定程度上就能縮減項目的資金投入。

三、剪力墻的特點

剪力墻是優良的抵抗能力荷載的墻。剪力墻因為可以有力抵抗橫向荷載，由此在綜合的墻面系統上有這樣的時候特征：抗側的剛度強，側移差;室內的墻面很寬闊;系統的重力強，吸取地震的力量強;普通剪力墻墻肢的截面深度和厚度之比極大，在橫向荷載影響下，往往抗剪的剛度產生控制能力，由此其耗能不好。因此我們多數將其采納于較高層次（層數為二十以上）施工項目里，面對相對不大的墻面缺口，其大致上質量很不錯，剪刀墻切面最大抗剪能力能夠依據整個切面對抗曲折運算。此外，為了讓室內整體簡潔明了，將房梁和柱子都隱藏起來，保證其美觀，并有利于室內家具的擺放，就使用了剪刀墻結構。不過也有不足，比如剪刀墻壁構造的抗側剛度比較大，會造成比較大的地質影響，會造成上部構造與基本支出飆升;因為混凝土墻壁比例大，讓建筑物質量增加，這亦會引起強烈地震作用，從而造成浪費;剪力墻體系中各墻肢軸壓比平常低，使各墻肢的承載水平沒有充分發展;剪力墻中墻體基本上都是構造配筋，配筋率普遍不高，所以降低了它的延展性。

四、高層建筑結構設計中剪力墻結構設計的關鍵點

（一）剪力墻結構的布置

在剪力墻結構中，其自身具備的水平地震作用力、豎向荷載力以及風荷載力主要運用鋼筋混凝土剪力墻進行承擔，因此，在布置剪力墻時，要能夠達到建筑物自身的要求，找出結構自身的軸線，規則性的進行對稱布置。在布置時，除了要對豎向承載構件進行考慮和布置外，還要對結構的對稱性進行考慮，防止出現扭轉效應。

（1）慎重選擇短肢剪力墻結構：雖然使用短肢剪力墻結構，能夠對建筑進行靈活的布置，減少建筑結構自身的重量，但是其自身具有的抗震性能不強，不能很好的保證建筑自身的安全。因此，在選擇該結構時，要慎重考慮選擇。

（2）不能出現獨立的小墻肢：如果在建筑結構中出現獨立墻肢，那么將會增加施工難度。在工程設計中，可以運用合并洞口、合理布置建筑剪力墻的方式，來消除獨立墻肢，進而降低施工難度。

（二）高層建筑的剪力墻的抗震設計

高層建筑中，剪力墻是主要的抗震結構，因為剪力墻的水平方向的剛度比較大，所以特別容易滿足小震作用下的結構，尤其是高層結構中的側向位移的限制。但是，對于建筑物的剛度的大小，歷來都有很多的爭議。對于鋼筋混凝土的剪力墻的結構，通過一些地震災害的事實表明，剛度比較大的結構通常災害要小一些。但是，結構剛度并不能沒有限制的增加，因為在通常的情況下，建筑物的剛度如果越大，承受地震力的水平也會隨著變大，那么工程的費用也就變高了，這里就需要掌握好一個尺度的問題。針對高層建筑，控制這個標準的要素主要有兩個。

（1）控制結構上的水平位移：首先應該使結構的水平位移滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》中的有關結構水平的位移的限值的規定。

（2）控制地震力：在地震力的計算值比較小的情況下，有的時候也會出現結構的頂點位移滿足要求的一些假像，所以，只有底部的剪力在合理的要求的范圍內，對位移和內力以及配筋的情況做檢查才有意義，規范規定的剪力墻的結構的底部的剪力系數的范圍可以防止剪力過小。

（3）合理的控制剪力墻結構參數：為了保證高層建筑結構設計中剪力墻結構布置的合理性、恰當性以及科學性，就要對位移比、側向剛度比、周期比等一些參數進行有效的控制。位移比通常是指高層建筑中，豎向構件本身的樓層的位移和水平位移與樓層平均值的比值。除此之外，還對剪力墻結構布置其自身的不規則性進行限值，這樣能夠有效的防止建筑出現偏心力，出現建筑扭轉的現象。位移比限值是根據剛性樓板假定的條件下確定的，高層建筑的豎向構件位移比一般是不能夠超過1.2倍的。

結束語

總之，伴隨著我國的建筑朝高層的方向發展，剪力墻結構技術將會得到越來越廣泛的運用。為了充分的將剪力墻結構技術的作用充分的發揮出來，切實提高建筑物自身的抗震性能，需要對剪力墻的基本含義、基本原則、特點展開剖析，對高層建筑結構設計中剪力墻結構設計的關鍵點進行分析，充分發揮剪力墻結構的作用，滿足國民經濟建設和人民生活的需要。

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