关于高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析

杨少南

摘要：随着我国的建筑朝高层的方向发展，剪力墙结构技术也得到了越来越广泛的运用。为了充分地将剪力墙结构技术的作用充分发挥出来，切实提高建筑物自身的抗震性能，本文结合自身设计经验，提出了运用剪力墙结构中存在的问题，对剪力墙结构的布置、结构参数以及计算与配筋等要点进行分析。

关键词：剪力墙结构；高层建筑；结构设计；问题；要点

0 引言

剪力墙结构（shear wall structure）是指能够代替框架结构中梁柱承担各类水平、竖向荷载并能有效控制结构水平力的钢筋混凝土现浇结构。这种结构具有增加建筑物内部空间、减少用钢量等优点，目前在高层房屋尤其是高层住宅建筑得到大规模的运用。作为结构设计人员，在造价一定条件下，如何最大限度地提高剪力墙的刚度，对于实现建筑结构安全效益、经济效益与社会效益的有机统一有着重要的意义。

1 剪力墙结构的基本含义

1.1剪力墻结构的定义

剪力墙结构的定义为：①剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的钢筋混凝土墙；②高层建筑结构不应采用全部剪力墙的剪力墙结构；③剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。

1.2剪力墙结构的必要条件

抗震设计时，墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

1.3剪力墙结构的下限

当墙较少时，如墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，设计师可以灵活掌握。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。

2 剪力墙结构运用存在的几个问题

剪力墙结构广泛地运用在高层建筑工程的施工中，虽然具有良好的整体性、刚度大以及抗侧力好的优点，但是其自身也具有一定的缺陷：

2.1由于剪力墙具有很大的刚度和很强的抗侧力，如果地震效应比较高，那么将会提高建筑基础以及上部结构的建设成本；

2.2如果使用的混凝土比较多，那么将会给建筑工程自身的重量以及其具备的平面功能产生影响；

2.3建筑墙肢结构自身的轴压力较低，那么就不能将墙肢自身的承载压力充分的发挥出来；

由此可见，在高层建筑的结构设计中运用剪力墙结构，不仅要对剪力墙结构自身的抗侧能力进行考虑，而且还要对建筑工程的施工成本进行考虑。

3 剪力墙结构在高层建筑结构设计中的要点

在高层建筑结构的设计过程中，运用剪力墙结构，主要对以下几个方面的设计要点进行分析：

3.1 剪力墙结构的布置

在剪力墙结构中，其自身具备的水平地震作用力、竖向荷载力以及风荷载力主要运用钢筋混凝土剪力墙进行承担，因此，在布置剪力墙时，要能够达到建筑物自身的要求，找出结构自身的轴线，规则性的进行对称布置。在布置时，除了要对竖向承载构件进行考虑和布置外，还要对结构的对称性进行考虑，防止出现扭转效应。主要对以下几个方面进行考虑：

3.1.1 慎重选择短肢剪力墙结构

虽然使用短肢剪力墙结构，能够对建筑进行灵活的布置，减少建筑结构自身的重量，但是其自身具有的抗震性能不强，不能很好的保证建筑自身的安全。因此，在选择该结构时，要慎重考虑选择。

3.1.2 不能出现独立的小墙肢

如果在建筑结构中出现独立墙肢，那么将会增加施工难度。在工程设计中，可以运用合并洞口、合理布置建筑剪力墙的方式，来消除独立墙肢，进而降低施工难度。

3.1.3 保证剪力墙结构整体刚度力度

如果剪力墙结构刚度较大，那么其施工周期较短，地震力比较大，消耗施工材料多，不具有经济性。另外，由于地震力较大，将会导致墙肢、连梁超筋以及截面不能满足抗剪力的标准，加大截面设计的难度。因此，需要对剪力墙结构的整体刚度力度进行有效地控制，确保能够达到位移限值的要求。

3.2 对结构参数进行控制

为了有效的保证结构布置的科学合理性，需要对位移比、刚重比、侧向刚度比、层间位移角以及周期比等参数进行控制。其中，位移比指的是在高层建筑中，其竖向构件自身的层间位移、水平位移和本楼层平均值之间的比值。主要对结构布置自身具有的不规则性进行限值，能够防止出现大的偏心力，进而导致结构出现扭转效应。另外，位移比限制主要是将刚性楼板为基础进行确定的，在对偏心力因素进行考虑的前提下，高楼建筑中竖向构件中的位移比不能高于1.2。

3.3 剪力墙结构的计算和配筋

3.3.1 剪力墙的墙身

剪力墙中包括竖向钢筋和水平向钢筋，在对其进行构造和计算时，要对其用量进行确定，主要对正截面中的抗弯承载力、斜截面中的抗剪承载力进行验算。剪力墙中的钢筋配置要求为：在一级、二级、三级的抗震设计中，竖向配筋率与水平配筋率不能低于0.25%；在四级、非抗震设计中，其配筋率不能低于0.2%。另外，剪力墙的竖向钢筋与水平钢筋之间的距离适宜在300mm 左右，直径不能低于8mm。

3.2.2 连梁

剪力墙自身只有具备了一定的强度和刚度，才能够保证墙体与连梁的协调工作。通常情况下，连梁具有提高剪力墙刚度、紧密连接墙肢的作用。因此，在对高层建筑结构整体进行计算的过程中，要相应的折减连梁的刚度。其折减值不能低于0.5，取值范围适宜控制在0.5 ～ 1.0。如果在对折减刚度后，建筑结构的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力不足，那么可以通过降低连梁高度、减小整体刚度的方式，来减少地震带来的影响。

4 结语

随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，普通框架结构和框架—剪力墙的露柱构件对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间使用和立面美观的要求。由此剪力墙结构越来越多的出现在建筑行业里，然而随着人们对住宅使用功能要求的日渐增加，也给剪力墙设计带来了不少的难度，所以这就需要设计人员能够使剪力墙结构时最大限度地发挥其优势，克服其缺陷。

参考文献

[1] 刘剑，高层建筑剪力墙结构优化设计探讨[J].技术与市场.2011年05期

[2] 潘珍华， 论剪力墙结构设计中注意的要点[J].建筑设计管理.2012年06期

[3] 张宝华，浅述框架-剪力墙高层建筑结构优化设计研究[J].现代物业（上旬刊）.2012年08期