对高层建筑剪力墙结构优化设计的分析

摘要：剪力墙结构由于其自身的特点而在高层建筑中获得了非常广泛的应用，剪力墙结构是高层建筑常用的结构形式,也是结构设计人员最常用的结构形式之一。剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及梁、板所组成的空间结构, 承受竖向荷载和水平荷载, 是高层建筑中常用的结构形式。本文作者对高层建筑剪力墙结构设计的相关问题进行了探讨，以供参考。

关键词：高层建筑；剪力墙结构； 优化设计

Abstract: shear wall structure due to its own characteristics and in high-rise buildings has obtained the very widespread application, the shear wallstructure is common high-rise building, one of the most common form ofstructure is the structural design. Shear wall structure is a space structurecomposed of a series of longitudinal, transverse shear wall and beam, plate,subjected to vertical load and horizontal load, is a common structure in high-rise buildings. In this paper, the author discusses issues related to the shear wall structure in high-rise building design, for reference.

Key words: high-rise shear wall structure; optimization design;

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012

前言

随着社会经济的发展和人口数量的增加，住宅建设用地日趋紧张，高层住宅项目越来越多。高层建筑在设计的过程中一般具有以下特征，即水平荷载是决定性因素，侧移为施工的控制指标，轴向变形不能够忽视等，这些成为搞成建筑优化设计中不可缺少的特点，在进行施工设计中一定要遵守。在遵守高层建筑结构设计特点的同时，剪力墙的结构设计还有一定的原则。

一、高层建筑剪力墙结构的设计原则

高层建筑剪力墙的设计需要遵循一定的原则才能保证建筑物的安全和稳定，由此可见在设计的过程中除了需要对位移限制值的要求之外，还需要考虑到框架结构中各抗侧力构建的作用，重点要把握好以下几个设计的原则。

首先要坚持剪力墙连梁超限的调整原则。在进行高层建筑剪力墙结构设计过程中，需要保证剪力墙的连梁跨高比不小于2.5，避免出现剪力和弯矩超过规范值的现象，需要注意的是，在实际的设计中要充分的考虑到实际的情况，结合规范的规定进行设计。其次需要保证楼层最小剪力系数的调整原则。在高层建筑剪力墙结构优化设计的过程中，需要尽可能的减小剪力墙的布置，设计为大开间剪力墙布置方案，同时需要使楼层的最小剪力系数接近规范的极限值，保证短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不能够超过 40％。

最后需要坚持楼层层间最大位移和层高位移的调整原则。在优化设计过程中，对于一般的高层建筑，重点要把握好楼层之间的剪切变形以及扭转变形，要尽量的满足位移的需求，对于该层建筑需要尽可能的减小扭转变形。

二、高层建筑剪力墙结构设计的最佳方案

高层建筑剪力墙结果的设计方案有多重选择，选择好恰当的方案不仅能够保证建筑结构的安全性能，同时也能够最大限度的节约工程的造价，为施工企业带来较多的经济利益，所以说必须要在方案的设计阶段选择好最佳的结构设计形式。对于20层以下的高层建筑，可以选用短肢剪力墙结构体系。采用短肢剪力墙结构体系，能够合理的将一部分钢筋混凝土墙转换为砖墙或者是其他的砌体，这样能够减轻建筑物的自重，降低结构刚度，同时也能够环节结构地震的反应，增加结构的延性，保证高层建筑的稳定性和安全性。由此可见，在高层建筑剪力墙结构设计的过程中，一定要根据施工现场周围的环境，综合设计者的设计经验进行设计，并选择好最佳的设计方案，这样才能够保证高层建筑的稳定性和安全性。

三、高层建筑剪力墙结构优化设计措施

（一）强调对高层建筑转换层的结构设计

经济的发展带动了建筑行业的发展，建筑物的功能和形式也向着更加多元化和多样化的趋势发展，高层建筑物的功能更加齐全，因此说当各个楼层的功能不一致的情况下，需要设计者在设计的过程中采取相应的变化措施，转变楼层的结构布置，以加强对高层建筑转换层的结构优化。为此，首先要明确，由于高位转换时质量较大且刚度较大的转换层升高，调整转换层本身以及其上下的刚度比使其更加接近是必要的，这一点一定要明确，同时还需要注意，转换层本身的刚度不宜过大，在设计的过程中可以通过水平的作用力进行空间分析检查，看其附近的层间位移角是否均匀，对于不均匀的情况需要及时作出优化处理。除此之外，还需要尽量的选用质量和刚度较小的转换层结构形式，在计算的时候要多选取参与组合的振型数，要通过计算仔细的分析建筑结构中可能会出现的薄弱部分，研究出具体且可行的内力分配情况方案，采用调整内力的方式进行优化设计。

（二）优化连梁的设计

高层建筑连梁设计中，要根据《高规》的相关规定进行，对于抗震以及非抗震两种情况要明确把握，要明确两种情况的跨高比有小于2.5 以及大于2.5两种情况，而在截面受剪承载力以及配筋方面也有不同的规定。针对上述情况，在高吃呢个建筑连梁的设计中，需要将其进行塑形调幅，降低剪力设计值。对连梁进行塑形条幅有两种方法，首先是在内力计算之前将连梁的刚度进行折减，另一种方式则是在连梁内力计算之后，将其弯矩和剪力组合值乘以折减系数得出相应的数据，但是需要注意的是在这个过程中对于连梁的铰接处理。

（三）把握好剪力墙的厚度设计

高层建筑抗震规范中规定，八度地震设防区的剪力墙结构的抗震等级至少要在二级以上，这样能够防止因为墙体的平面外刚度较小且稳定相较差导致高层建筑在偏心荷载的作用下压屈失稳。但是规范中的规定在实际剪力墙设计中还存在着一些问题，剪力墙的厚度就是一个不能忽视的因素，在实际的设计中需要把握好剪力墙的厚度，这样才能够达到既美观又实用的效果。

（四）对剪力墙底部加强部位的优化设计措施

一般情况下， 高层建筑剪力墙结构的设计， 底部加强部位的高度可以选择嵌固部位以上墙肢总高度的八分之一以及底部两层高度中的较大值，对于底部带转换层的高层建筑结构，剪力墙设计中对剪力墙底部的加强部位的高度可以选取框支层加框支层以上两层的高度和墙肢总高度的八分之一的较大值。但如果将地下室的顶板作为嵌固部位，当建筑物在地震作用下的屈服部位将会发生在地上的楼层，这样同时会影响到地下层，在这种情况下，加强部位的范围需要延伸到低下一层，这样才能够起到加固的作用，保证整个建筑的坚固性能。

（五）在剪力墙优化设计中要避免出现独立的小墙肢

高层建筑剪力墙设计规范中规定了，对于矩形截面独立墙肢的截面高度不宜小于截面宽度的五倍。因此说在剪力墙结构设计的过程中，要尽量避免独立小墙肢的出现，其可以通过合并洞口的方式予以消除，或者合理布置剪力墙，使得小墙肢成为墙体的边缘，这样能够保证其受力状况明显的好于独立的小墙肢，只是在设计的时候适当的加强配筋就可以。需要注意的是，剪力墙结构需要具备足够的延性，将高层建筑剪力墙设计成为弯曲破坏的延性剪力墙，能够最大限度的避免脆性的剪切破坏，保证建筑物的稳定性。

四、结束语

总而言之，高层建筑剪力墙结构设计对于建筑的整体质量和结构的稳定性具有重要的作用，在进行剪力墙结构设计的过程中，需要根据高层建筑工程的具体特点，对剪力墙结构的受力状态等各方面因素进行准确和分析之后在进行设计，只有这样才能够设计出质量可靠的高层建筑。

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