高层剪力墙设计之浅析

摘要：随着建筑业的不断发展，剪力墙设计被广泛地应用。本文根据作者多年的实践经验， 对我国当前高层剪力墙设计的相关问题进行了探讨研究。

关键词：建筑结构；承载力；设计

中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着经济的发展，社会的进步，建筑在我们的生活的城市中扮演的重要角色越来越彰显出来， 而随着建筑在现代化社会中地位的不断提高， 高层建筑作为一个新的学科具备很多需要学习的知识点， 剪力墙结构作为常用的高层建筑结构形式， 被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中， 作为建筑学科最基本的知识架构，我们需要对高层建筑展开深层次的研究和学习。

1 、 剪力墙设计的基本概念

1 ． 1 剪力墙高和宽的尺寸较大，但是厚度是比较小的 ，受力的形态接近于柱， 但是当它长度与厚度的比值≤4 的时候 ， 是可以按柱进行设计， 但是当墙肢长与肢宽略大于或略小于4 这个比值的时候， 就要视为异形柱 ， 需要按双向受压构件设计。

1 ． 2 剪力墙结构中， 墙是平面构件 ， 因此它在承受除了沿其平面作用的水平剪力和弯矩力外， 同样还承受了竖向的压力 。因此在地震或风载的条件下， 不但对它的刚度强度有要求 ， 同时还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、 能量耗散和控制结构裂而不倒的要求， 在设计中， 应尽量将剪切墙设计成延性弯曲型， 这样可以避免墙肢发生脆性剪切破坏 ， 保证建筑物的安全性能。

1 ． 3 在实际的工程运用中，剪切墙分整体强和联肢墙。整体墙受力是竖向的，如果剪力墙的墙肢比较长， 在力的作用下 ， 应力呈线性分布， 容易偏心受压柱引起破坏， 应该将钢筋尽量的放在墙肢的两端。为了防止剪切破坏 ， 底部截面的组合设计内力应该考虑到提高延性， 应该增多配筋。墙肢不能过大也不能过长 ．避免截面应力相差过大造成斜压破坏。联肢墙是由梁连接起来的剪力墙， 墙肢的单独作用明显， 有哪次在连梁部分中如果出现反弯点 ， 在设计中要注意墙轴压比限值。由上面可知， 在剪切墙的设计中， 一定要合理的考虑到其构造和配多少钢筋。

1 ． 4 墙的设计要从整体上进行分析 ，设计计算的过程中要考虑到水平和竖向的作用力，在求得内力后按偏压或偏拉记性截面承载力和斜截面受剪承载力验算。同时要注意， 当受到较大的集中荷载作用的时候， 要考虑到增加对拒不受压承载力的验算。

I ． 5 为了便于施工， 也为了使墙有较好的承载力和地震作用下的耗散力， 规范了对墙的厚度要求， 同时要注意竖向钢筋要尽量使用在约束边缘上。

2 、 高层结构的设计可能影响的因素

2 ． 1 水平荷载在设计中是必须要考虑的因素，它对结构产生的倾水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比的， 对大楼的高度 ， 竖向荷载一般是定值 ， 水平荷载数值会随着结构的动力特征的不同有很大的变化。

2 ． 2 低层建筑与高层建筑是不相同的， 轴向变形也是不容忽视的， 随着建筑物层数的增加 ， 结构侧移已经成为了设计中的关键 ， 在水平荷载的作用下 ， 结构侧移会与高度呈现四次方上升的关系。

2 ． 3 高层在抗震设计中， 必须让建筑物结构具有良好的抗震性，做到有小的震动建筑安然无恙， 中度地震后能进行修补 ， 大地震中也不会倒塌。因此在设计的时候， 一定要考虑到使用时候的正常的荷载量以及在风荷载量等等， 保证建筑在完成之后， 能够抗御比较大的地震 ， 减少人员和物质的损失。

3 、 剪力墙在施工中的应用分析

3 ． 1 错层剪力墙在施工中的应用分析

错层剪力墙在施工中的应用表明， 不利因素主要有两方面 ． 以是因为楼板被分成很多块 ， 而且是相互错置， 会产生很大的变形和内力， 会导致楼板协调结构的整体受力。所以， 在设计和施工的过程中， 一定要充分考虑到楼板的变形和压力， 尽最大可能的进行避免。二是因为楼板错层， 交接部位会形成竖向短构件， 不利于抗震。由于错层剪力墙整体是呈现弯曲破坏， 对其进行振动台试验和静力试验破坏， 可以得出这样的结论 ， 错层剪力墙结构与一般剪力墙结构无大的区别。实验结果表明， 错层对剪力墙结构体系的影响有限， 只要通过合理布置和构造措施的加强， 是可以满足抗震的设计要求的。

3 ． 2 高层剪力墙转角部位开设转角窗的问题

随着建筑平面和立面体型的增多，在很多的居住建筑的外墙转角处客户要求设置一个转角窗， 高层剪力墙结构的角部正是该结构的重要部位， 在角部的剪力墙上面开设转角窗，这不仅降低了结构在整体上抗扭的刚度及抗侧力的刚度 ， 而且会造成临近洞口的墙肢和连梁的内力增加 ， 扭转的效应很明显 ，这显然不利于抗震。

3 ． 2。 1 B级高度及9级设防 A级高度的多高层高层建筑不应该在角部的剪力墙上开设角窗或者挑阳台。

3 ． 2 ． 2 8 度及 8 度以下级设防 A级高度的高层建筑在角部的剪力墙上开设角窗和挑阳台的时候 ， 应该采取以下的措施： 一是洞口应该上下对齐， 洞口的宽度不应该过大 ， 连梁的高度不应该过小， 并且要加强它的配筋和构造 ； 二是洞口的两侧应该避免使用短肢的剪力墙或单片的剪力墙墙体， 宜采用“ T ” 、 “ L ' ’ 、“ [ ”型等截面的墙体 ， 墙体厚度在底部加强的部位大于或等于层高的1/1 2 ， 其他部位不能小于 1 ／ 1 5 ， 且不小于1 8 0m m， 墙端暗柱的向配筋要适当的加强。

3 ． 2 ． 3应该提高洞口两侧的墙肢的抗震等级，并按提高后的抗震等级满足轴压比限值的要求。

3 ． 2 ． 4 转角处的楼板应该加厚， 配筋应该适当加大， 并配置双层双向的配筋也可以在转角处的板内设置连接洞口两侧墙体的暗梁。

3 ． 2 ． 5 结构电算的时候， 转角梁的负弯矩调整系数、 扭转折减系数均取 1。0抗震设计时， 应该考虑扭转藕联的影响。

4 、对错层剪力墙的论述

错层剪力墙结构， 在建筑设计与应用中非常的重要 ， 基于本文高层建筑结构，剪刀墙设计应该总结如下 ：

4 ． 1 错层结构是会造成平面楼板不连续的， 而且它的竖向结构应力集中，但是实验数据表明它对剪力墙结构产生的影响是有限的， 只要在设计只能怪， 能很好的把错层剪力墙的结构进行布置 ， 构造措施加强， 也是可以满足建筑物的抗震设计要求的。因而 ， 一定要在设计和施工的过程中， 加强对于错层结构的布置 ， 使其能够满足抗震的要求。

4 ． 2 错层剪刀墙在建筑设计中如果运用的得当，不仅会让建筑物的空间高低错落有致 ， 适合使用， 也能带来良好的经济收益。但是如何布置平面、 抗震性能的好坏和构件的安全性都是在设计中需要考虑到的问题。只有充分考虑到这些问题， 才能是建筑的空间看去来更加和谐 ， 建筑的抗震性能更加良好 ， 不仅有利于商品房的去化率 ， 也能给社会带来可观的效益， 使人民安居乐业的愿望得到实现。

4 ．3因为错层剪力墙结构抗震系数不高。 在做高层建筑的抗震设计时， 最好是避免使用， 但是当工程确实需要的时候， 最好是采用平面布置的规则结构体系， 这样可以减少缪转效应。建议在地震多发的地区尽量避免使用这种建筑形式， 如果确有需要 ， 不仅要在设计和施工的过程中对于结构多大考虑 ， 而且还应该适当的采用更加优质的材料， 弥补其弱点， 最大限度的保证建筑物的安全。

错层结构是指在建筑中同层楼板不在同一高度 ， 并且高差大于梁高( 或大于500 m m ) 的结构类型。 错层结构由于楼板不连续， 会引起构件内力分配及地震作用沿层高分布的复杂化， 错层部位还容易形成不利于抗震的短柱和矮墙， 属于复杂多高层结构。因此错层结构在设计中要比普通结构相对复杂很多。

5.结束语

总而言之， 随着现展步伐的推移，建筑业的发展不容忽视。建筑的发展趋势是高层建筑， 剪力墙结构具有整体性好， 侧向刚度大， 抗侧力性能好的特点， 而且没有梁 ， 柱等外露与凸出， 便于房间内部布置 ， 使其被广泛应用于高层钢筋混凝土房屋中。在剪力墙结构设计中， 对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。只要在剪力墙设计中将应注意的问题做到位 ，今后，剪力墙在高层多层建筑中的应用一定会得到更广泛的应用，将在推动建筑业进一步发展中扮演着不可或缺的角色。

(作者简介：黄锦波，1983年出生于广东省云浮罗定市，2007年毕业于中国矿业大学工程力学专业；毕业后从事建筑结构设计方面工作；现暂无职称。)