高层建筑剪力墙结构设计需要关注的要点

摘要：剪力墙结构的合理设计和安排对于建筑整体结构的设计而言相当重要，它的稳定性关系到整个建筑物结构安全。因此，建筑剪力墙结构设计人员一定要严格遵循其设计原则，结合其建筑结构的主要特点和设计要求，对剪力墙结构设计进行合理的分析和计算，使得剪力墙结构发挥其应有的效果和作用，进而确保整个建筑物的安全性和可靠性，取得良好的经济效益和社会效益。本文探讨了高层建筑剪力墙结构设计需要关注的要点。

关键词：高层建筑剪力墙结构设计要点

中图分类号：TU208文献标识码： A

在剪力墙的结构设计中需要考虑多方面的问题，以使剪力墙一方面可以充分发挥其抗震、抗风的作用，另一方面也可使剪力墙与其它结构组成复合的结构体系，优势互补，既保证建筑的安全性，同时也提高了建筑的使用功能。因此，作为设计人员要充分发挥主观能动性，在剪力墙结构设计中应用多学科的知识，力求设计出既安全实用又经济的剪力墙结构。

一、 剪力墙结构设计的基本原则

1、剪力墙高和宽尺寸往往比较大而厚度却很小，受力形态接近于柱，然而它与柱的区别主要在于其肢长和厚度之间的比值，当比值小于或等于3 的时候可以按照柱来设计，当比值是3~5 之间的时候则可以视为异形柱，并按双向受压构件设计。

2、剪力墙结构设计中，墙是一个平面构件，它承受沿着平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担着竖向压力。在弯矩和剪力等结合状态下工作，其在水平力作用下就好似一底部嵌固与基础悬臂梁在地震作用或风载下剪力墙除了要满足刚强度的要求外，还必须要满足非弹性变形反复循环下的延性。

3、剪力墙的特点是，在同一平面内刚度和承载力较大，而平面外刚度以及承载力则相对偏小。当剪力墙和平面以外的梁相接时，就会造成墙肢平面外弯矩，然而通常情况下不会验算墙的平面外刚度和承载力，所以应避免平面外搭接，实在避不开时则应按照有关规定来采取相应的措施，以便于保证剪力墙平面外的安全。

4、墙的设计计算是考虑到竖向和水平作用下的结构整体分析，以求得内力后，按照偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力来进行验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度一般都是按以下情况来取最小值的；门窗洞口之间的翼缘宽度；剪力墙之间的距离；墙肢总高的十分之一。

二、高层建筑剪力墙结构设计需要关注的要点

1、 重视转换层的结构设计

根据人们对建筑的需求，在现代条件下，人们更加重视建筑的功能性，在使用功能上，建筑的上层和下层也有不同的机构设置。所以在布置高层建筑的结构时，就需要考虑到一定的变化性。在设计布置时，尤其需要设置好转换层的结构。这样在实际中就需要重视起设计剪力墙结构的工作，在高位转换底部的大空间中，结构比较复杂。这主要是由于在转换高位的时候，升高质量与刚度都较大的转换层，就需要对其进行有效的调整，使其本身和上限的刚度接近一致。但是对于转换层来说，其本身的刚度和质量都不宜太大，在最后检查转换层的附近层间位移角是否达到了一种均匀的分布状态时，还需要处于一种水平条件下，来对空间做出精确的分析，对其均匀情况进行检查。在实际设计时采用了转换层的结构设计形式时，需要选择那些刚度和重量都偏小的材料，而在实际计算时，还要多加选择组合数据中的振型数。这样就可以通过计算来发现存在于结构设计中的薄弱环节，之后就可以分析内力的分配特点来进行研究，科学的改善设计中薄弱部分的性能，并对构件配筋做出合适的调整，以改善薄弱部位的性能，保证高层建筑的结构安全。

2、 有效的优化连梁设计

在对连梁抗震性与非抗震性设计时，从高跨比上来分类主要有两种，分别是高跨比大于2． 5 与小于2． 5 两种，同时这也对受剪承载力与截面的配筋有着相应的规范要求。因此在对连梁设计时可以采用两种方式。首先是在开始计算内力之前，要先拆减连梁本身的刚度。其次是在计算内力之后，还需要在连梁的弯矩组合与剪力上乘以折减系数。在计算的时候还需要注意的是，无论采取哪种算法，在实际使用时都需要来确定相应的剪力和弯矩设计值，并且这个数值要比调整之后的数值要小。另外，在设计弯矩的时候，也要根据低于预防烈度一度地震组合值来获得，这样就可以保证在正常使用情况下，或者是出现小型地震时，可以有效的预防裂缝，最终保证高层建筑的结构安全。

3、 优化设计上下部的结构

⑴减少结构上部的刚度，具体来说就是在实际设计时，在上部结构中尽量的少设置剪力墙结构。而在上部结构符合相应的压轴比后，要尽量的缩短墙肢。

⑵加大结构下部的刚度。在高层建筑满足相应的功能需求后，就可以在较大的空间层之中来设置一定的落地剪力墙结构，但是要均匀的布置，避免集中布置。其次，针对转换层的上下部刚度也要合理的选择。剪力墙转换的刚度如果过大，在实际中就会增加对地震的反映能力以及要提高竖向的刚度要求，但是这样就会增加材料用量，在经济上是不合理的。剪力墙的转换层刚度如果过小，在实际中也很容易出现沉降现象，这样就会在水平结构和上部结构中出现明显的次应力现象，增加配筋的使用量。其中一个最突出的表现就是正交主次转换梁与次梁之间的转换，而此时，就需要来合理的选择截面的尺寸，还要考虑刚度是否达到了相应的设计要求。

4、剪力墙截面厚度和墙体配筋

相关规定要求剪力墙结构的厚度要根据抗震等级系数选取。为了保证剪力墙结构的抗震性、刚性和稳定性，一、二级剪力墙底部加强部位墙厚应大于200mm，大于层高的1/17，其他部位墙厚要大于160mm，墙端头无翼墙或暗柱的时候，墙厚要大于层高的1/12，但是这些规定不适用于低高层和八度地震区剪力墙结构的设计。控制剪力墙配筋有利于结构的安全性和工程的经济性，在1~3 级抗震等级的剪力墙中，竖向、水平分布筋的最小配筋率应大于0.3%，部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率要大于0.35%，上述配筋率比较适用于高层建筑的剪力墙结构设计；对于低层建筑、结构相对较矮小的建筑的剪力墙，其水平分布筋和配筋数量要适当增加。

5、合理的控制设计成本

在高层建筑剪力墙结构设计中，需要注意很多问题，不能忽视每一个细小的问题，否则就会给建筑质量造成不利的影响，甚至是造成人身生命安全事故。因此在设计剪力墙结时，框架结构中各种部件长度都要达到相关的规范要求，避免误差。而在抗震方面，也要保证抗震墙的耗能能力与延伸能力，进行合理的配置。另外，在施工过程中还要合理的设置边缘的构建。在建设高层建筑时，花费的成本也很高，所以在实际中，就要注意到每个建筑环节的消耗，尽量的把成本消耗控制在一定的范围内，节约成本，提高建筑的经济效益。因此在实际采购原料时，就可以选用具有高强度的钢筋，以减少使用的钢筋数量，节省材料采购资金。而在计算各种消耗成本时，也要从实际建筑情况出发，保证各种数据的精确性，避免由于计算错误而增加建筑成本。

综上所述，对剪力墙的结构进行优化设计，不但能增大其抗侧刚度，还能提高高层建筑的抗震性，有效降低工程造价成本，为建筑市场的布展发展做出突出贡献。

参考文献：

［1］郭兆伟． 高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析［J］． 建材技术与应用． 2011，21( 14) : 57 － 60．

［2］葛勇． 对高层建筑框架剪力墙设计的探讨［J］． 建材与装饰( 中旬刊) ． 2010，10( 31) : 95 － 96．

［3］王艳军． 高层建筑剪力墙结构优化设计浅析［J］． 山西建筑． 2011，04( 12) : 46 － 47．

［4］陈耀． 高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨［J］． 福建建材．2010，23( 04) : 133 － 134．