结合高层结构设计探讨剪力墙设计的要点

余虹

摘 要：随着我国社会主义市场经济的进步和发展，建筑事业在我国社会建设中发挥着越来越重要的作用。尤其是城市经济的进步，带动了城市建筑业的全面发展，高层建筑迅速的成长起来。在高层建筑设计中，剪力墙设计是一项极其重要的工作，其设计质量的好坏直接关系着高层建筑的安全以及使用寿命。如何才能通过剪力墙设计提升高层建筑的安全，这是当前我国建筑企业必须要高度重视且需迫切解决的问题。

关键词：高层建筑；剪力墙设计；结构设计；合理布置

自改革开放以来，我国建筑事业便步入了高速发展时期。高层建筑是当前我国建筑事业发展的主要方向，高层建筑设计的安全性也倍受重视。在高层建筑设计中，剪力墙是最主要的设计项目之一。将剪力墙设计应用于高层建筑中有一定的必然性，剪力墙构成的众多建筑结构体系都有较大的抗剪强度且刚度极强，对保证建筑工程的施工质量有着极其重要的作用。而且，剪力墙设计所具备的科学性、经济性、高效性等优点使其性能更为突出，所以现今很多建筑工程都在应用剪力墙设计。剪力墙又被称为结构墙、抗风墙或是抗震墙，其主要作用是承受外界的风荷载以及因地震作用而出现的水平荷载，防止建筑结构出现剪切破坏。由此可见，剪力墙设计质量的好坏直接影响着建筑物的安全性。尤其是对于高层建筑来说，剪力墙的设计一旦达不到标准，必定会造成严重的后果。目前我国建筑企业在剪力墙设计中还有很多细节问题需要解决，本文就针对这些细节问题进行较为全面的分析。首先阐述了如何合理布置剪力墙，然后再分析了剪力墙的结构设计。

1 如何合理布置剪力墙

1.1 剪力墙的双向布置

空间结构的处理是否合理，对于高层建筑而言影响巨大，建筑物的刚度以及承受能力都与空间结构的合理性有着极大的关系。剪力墙设计的是否合理，对于建筑物的抗震能力有着极大的影响。鉴于此，为了提高高层建筑物的抗震能力，必须要对剪力墙进行双向布置，以此增加房屋在两个方向上的抗侧刚度，切忌出现单向布置的情况。与此同时，建筑物的空间结构还必须要布置合理，要充分利用剪力墙本身的抗侧刚度强、承受力大等优点，提高建筑结构的稳定性。

1.2 剪力墙竖向上的均匀布置

剪力墙的抗侧刚度在房屋修建过程中可能会发生突变，其原因是在建设过程中出现的自上而下的不连续性。对于此种情况，可以通过均匀提升混凝土级别以及墙体的厚度，提高剪力墙在竖向（高度）上的抗侧性能，进而保证建筑物的稳定性。

1.3 墙肢的高宽比设计

一般来说，要提高剪力墙的抗震性能，优化剪力墙的高宽比设计是一种极为有效的方法。就对目前地质活动的强度分析来说，剪力墙的高宽比必须要大于2才能保证剪力墙能够抵受住较大的地震水平荷载。若是剪力墙的长度过大，要确保剪力墙的抗震性能不受影响，只有通过开设洞口才能实现。开设洞口的主要目的是为了缩短剪力墙的长度。另外要注意的是墙体之间是否形成了均匀的独立墙段。

1.4 剪力墙的洞口布置和设计

洞口的设计和布置是否合理，这会对剪力墙的力学效果有着极大的影响。要实现洞口的合理布置，主要需注意三个方面：其一，洞口的开设必须要以力学原理为基础，以剪力墙的实际情况为依据，开洞要规则，切忌散乱开洞或是随处开洞。洞口的开设必须要重视安全可靠性，以“列”的形式设计洞口位置是最佳的方式。同时，还要处理好墙肢与梁的关系，使其相互牵连。其二，若是开洞不规则，就会导致剪力墙的力学效果下降，使建筑物的抗震能力降低。一般来说，错误的开洞主要有两种形式：（1）错洞，这种洞的不足之处主要体现于洞口较小，洞口不规则。这就使得剪力墙的应力不平衡，无法在常规计算过程中实现对内力的计算；（2）叠合错洞，这种洞是指在原有洞口的基础上进行叠加式的开洞，其不足之处主要体现在洞口的不规则上。上述两种错洞，必须要尽量避免，否则就会给剪力墙性能的发挥造成严重的影响。其三，在洞口计算的过程中，应该采用平面有限元的方式。通过计算，找出剪力墙设计存在的不足之处。比如通过对位移、内力的计算，获取剪力墙的受力信息；对于不规则开洞，通过计算找出其原因，并进行有针对性的改进。

2 剪力墙的结构设计

对于剪力墙的结构设计，主要需考虑以下几个方面的要点：

2.1 剪力墙界面的厚度设计

在设计剪力墙界面厚度的过程中，要尽量将其厚度设计得较小，这对保证剪力墙的稳定性以及平面刚度有着重要的作用。当剪力墙与墙体外平面相交时，此时的相交处可以用做剪力墙的支撑，这能够有效的保证平面外的稳定性以及刚度。剪力墙的最小厚度确定，其主要依据是建筑物的层高以及无肢长度的最小值。在抗震设计中，底部加强区必须要根据当地的地震大小而定，一般来说，其厚度不得低于160mm。

2.2 混凝土的强度等级设计

对于剪力墙结构设计来说，混凝土的强度等级必须要达到相应的要求才能使剪力墙充分发挥其效用。一般来说，混凝土的等级最低为C20。但如果剪力墙结构中带有较多短肢，那么就必须要将混凝土的强度等级提升到C25，这样才能保证剪力墙整体性能的发挥。另外，在剪力墙的设计中还必须要考虑洞口竖向分布时的钢筋配筋率的最小值。之所以要考虑这方面的问题，其目的是保证混凝土墙体在受到极大弯力作用后而出现裂缝时，墙体不会达到抗弯承载力的极限，以此防止斜裂缝引起的脆性剪拉破坏，保证剪力墙的稳定性。

2.3 剪力墙结构的开洞设计

在剪力墙结构的开洞设计中，若是开洞很小，其影响也会极小，在计算时可以忽略不计。另外，要确保剪力墙结构截面的承载力，就必须要在钢筋截面切断集中处将洞口补足，而且钢筋的直径必须要大于12mm。总之，开洞设计对剪力墙效能的影响极大，如果开洞设计不合理，就必定会破坏剪力墙的稳定性。因此，必须要在剪力墙开洞设计中避免上文第一点中所述的问题。

3 结语

总而言之，在社会主义市场经济高速发展的今天，高层建筑不断的涌现，剪力墙在高层建筑结构中的应用越来越广泛。剪力墙的优势使得其被众多的施工建设企业所认可，虽然还有很多细节问题需要解决，相信通过不断的完善和改革，剪力墙设计工作必定会臻至完美。

参考文献

[1] 李洪军.短肢剪力墙在小高层结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012（6）.

[2] 张海涛.短肢剪力墙在小高层结构设计中的应用[J].科技致富向导，2011（4）.

[3] 张大权.高层结构设计中框架剪力墙应用研究[J].科技资讯，2010 （30）.

[4] 钱勇标.高层结构设计中框架剪力墙应用研究[J].中国房地产业， 2012（6）.

[5] 韩葆铨，濮炳安.高层结构设计中的分阶段优化措施[J].建筑技术， 2012（8）.