对高层住宅剪力墙结构设计中常见问题及措施分析

摘要：随着我国经济的发展和建筑行业的进步，人民对房屋建筑质量的要求也越来越高。剪力墙结构是当前高层住宅建筑中重要的施工部分，其设计的质量对整个建筑工程的质量有着重要的影响。本文从高层建筑的受力特点以及剪力墙结构的应用入手，对剪力墙结构设计中存在的问题和其质量的改善措施作了深入的探讨。

关键词：剪力墙结构；设计；措施Abstract: With the development of our national economy and the progress of the construction industry, people's requirements on the quality of building construction is also more and more high. Shear wall structure is the important part of the construction of high-rise residential buildings, has an important influence on quality of the design quality of the whole construction project. This paper from the high-rise building with the application by force and shear wall structure, discusses the existing problems in the design of shear wall structure and its quality improvement measures.

Keywords: shear wall structure; design; measures

中图分类号：TU398+.2 文献标识码：A文章编号：

在高层住宅建筑中剪力墙结构的使用，既能够使房屋设计的位移和刚度得到保证，又能够使建筑室内的空间设计方正合理，有着侧向刚度较大、结构的整体性好等特点，因此在当前的高层建筑设计中广泛使用。

高层建筑的受力特点

水平载荷

在建筑物达到了一定高度之后，其在竖直方向所受的荷载变化并不会很大，而所受到的风力荷载以及由于地震作用所受到的水平荷载则会有一定的规律性，根据高层建筑其结构特点的不同，其所受的风荷载和地震原因的水平荷载也会有着较大的变化。

轴向变形

建筑物的高度越大，其所受到的竖向荷载也就越大，而建筑连接柱中发生的轴向变形也就会越大，连续梁弯矩受到的影响也会随之增大。预制构件下料的长度也会受到影响，随之发生改变。因此，在进行建筑物剪力墙的施工时应该对轴向变形的程度进行准确的计算，并且对下料长度及时进行调整。

结构侧移

高层建筑设计的关键之一就是对建筑结构侧移进行控制，建筑物的高度越大，其受到水平荷载之后结构发生的侧移也就越大，也会对建筑物的稳定性产生更大的影响。因此，施工中必须对建筑的结构侧移进行严格的控制，确保建筑的稳定性。

结构延性

和低层建筑物相比，高层建筑有着较好的结构柔和型，因此在地震等情况之下会发生较大的形变。建筑物的塑性形变过程中，对其变形能力有着较高的要求，要想使建筑物的结构延性得到保证，必须在建筑剪力墙的结构设计中采取一定的措施。

剪力墙的概念

剪力墙是建筑中使用钢筋混凝土质的墙板来替代框架中的梁柱，用以承担各种内力荷载，并且对结构水平力进行有效控制的结构。剪力墙结构在当前的高层建筑中被广泛的应用，其截面的特点是墙肢的长度远远大于其厚度，平面之内有着较大的承载力和刚度，而平面之外的承载力和刚度都较小，墙肢是偏心受拉构件或者偏心受压构件。在剪力墙中，墙体作为平面的构件还承受着竖向的压力。在风力荷载或者地震的作用之下，剪力墙结构除了应该满足强度和刚度的要求之外，还应该满足建筑非弹性形变之下的延性以及能量耗散等方面的要求。

图1剪力墙的种类

剪力墙的设计中的问题

楼层最小剪力系数的调整

在建筑设计中，应该尽量减小剪力墙的结构布置，大开间剪力墙结构是效果较好的设计方案之一，其侧向结构的刚度能够到达比较理想的状态。不同楼层之间的剪力系数要尽量减小，然而不应该超过规定的极限范围。短肢剪力墙所受到地震的倾覆力矩和建筑整体所受到的地震倾覆力之间的比值应该不大于1:4，这样既能够使结构自重得到减轻，又能使地震对建筑物造成的危害得到大大降低，同时还能够实现成本用费的节约。

楼层间位移和层高比的调整

在进行标准规定的最大楼层位移之时，如果建筑物所在地区地震发生较为频繁，计算中使用标准值能够保证结构整体的弯曲变形的范围。高层建筑的设计中，楼层之间的扭转以及剪力的变形是考虑的重点。结构剪切变形是由其中竖向构件的数量来决定，而在建筑的施工之中，不仅要考虑构件的数量，还应该对构件布局是否合理进行探讨，如果没有进行合理的设置，就可能产生过大的变形扭曲，造成楼层间位移不能达到要求的效果。因此在高层建筑剪力墙结构的设计中，不能够单衣楼层间位移来进行竖向构件刚度的确定，而应该尽量实现变形扭曲的减小。

图2钢筋混凝土剪力墙构造

连续超限的调整

剪力墙结构其连续跨高比如果太小，就会导致剪力过大以及弯矩的出现，一般来说，其跨高比应该不小于2.5。相关的技术规范规定，当其跨高比小于5之时，不能够拆减连续梁。对跨高比进行合理正确的选择，能够对剪力过量以及弯矩等现象进行有效避免。在进行剪力墙结构的设计时，应该对其进行合理的利用。

优化的措施

转换层的结构设计

随着当前高层建筑形式和功能的逐渐多样化，其不同部位的用途分化也越来越明显。当某高层建筑要求其上部与下部有不同的使用功能时，其建筑受力结构也应该做出相应的改变，在其间设置转换构件来对上下部的结构进行衔接，实现建筑内力的传递，而转换构件所在的楼层就是转换层。由于在高位转换时，需要对转换层和其上下部楼层的刚度比进行调整，使其较为接近。因此在高位转换中剪力墙的结构应该慎重进行设计，转换层的质量和刚度不应该过大。应该尽量使用重量以及刚度较小的结构形式来进行转换层的设计，通过详细的计算来对转换层中存在的薄弱点进行分析，对其内力分配的特点进行具体研究，通过对构件配筋和内力设计的调整来改善其薄弱点的性能。

在底部设计加强部位

在肩颈剪力墙的设计之时，对一般的高层剪力墙其底部的加强部位，高度应该在底部两层的高度和嵌固部位之上墙肢高度1/8这两者中取较大的值。而对于带有底部转换层的建筑结构，剪力墙底部的加强部位其高度应该在框支层及其上二层的高度和墙肢高度的1/8这两者其中取较大的值。当把地下室的顶板当做嵌固部位的时候，地震作用之下将在地上楼层发生屈服部位，同时对地下一层造成影响，因此不能降低地下一层抗震的等级，应该把加强部位其范围延伸到地下一层，并且按照要求，在地下一层进行约束边缘构件的设置。

图3不规则开洞以及配筋的构造

连梁设计的优化

根据有关规范对连梁设计的规定，对于连梁在抗震和非抗震设计中高跨比小于2.5以及大于2.5的情况，其配筋和截面承载力方面有着不同的规定。因此，应该对连梁进行塑性的调整，降低其剪力设计值。在调整之后，连梁的弯矩和剪力设计值应该不低于使用值，以免在建筑的正常使用中或者在烈度较小的地震中发生裂缝。同时，还应该对连梁铰接的处理有足够的重视。

剪力墙抗震性能的设计

实验结果表明，建筑底部的墙肢、角点及边缘处的墙肢等处，是剪力墙在抗震方面较为薄弱的环节，如果发生扭转效应，高层建筑中角点以及平面外边缘部位的墙肢将首先发生开裂。在地震的作用之下，剪力墙结构会以整体的弯曲形变为主尤其是底部小墙肢将会承受巨大的竖向荷载，可能发生严重的破坏，尤其是一字型的小墙肢，其破坏程度将尤其巨大。高层剪力墙结构由于墙肢刚度较小，也增加了连梁发生破坏的可能性。因此在进行剪力墙结构的设计时，应该对其中的薄弱环节的抗震性能进行加强，如使剪力墙的平面分布上尽量均匀，使建筑物质中心和刚度中心尽量接近，以实现扭转效应的减少；适当增加角点以及平面外边缘墙肢的厚度，加强墙肢端部其暗柱配筋，对其轴压比进行严格的控制，提高墙肢其承载力延性。

五、结论

综上所述，在剪力墙结构的设计过程中，应该根据建筑工程的实际特点，对其受力特征进行准确的分析和计算，并且结合可能的受力方式来进行设计，以满足建筑结构的稳定性和安全性。只有对设计规范有着深入的了解，并且对结构设计有着良好的概念，才能够实现既经济又实用的剪力墙结构的设计。

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