高层建筑剪力墙结构设计技术要点分析

梁振杰

摘要：在我国高层建筑工程施工的过程中，由于剪力墙结构有着良好的稳定性和可靠性，而且施工工艺比较简便，因此得到了人们的广泛应用，相关的建筑结构设计方法也逐渐渗透进人们的日常生活当中。其中建筑结构设计方面的需求也面临了新的挑战。因此，本文主要对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用进行了分析，以此提高建筑结构的质量。

关键词：剪力墙；结构设计；连梁

前言

高层建筑不仅关系到城市的外部形象，也与居民的生命财产安全息息相关，为了保证城市建筑的安全性，促进城市健康正常运转，就需要在城市高层建筑设计中，采用剪力墙结构设计，并对其践行优化升级。

1 剪力墙结构设计的分类及特点概述

基于剪力墙结构设计过程中墙上洞口的大小和数量，以及墙体和开口之间的排列方式，在建筑结构设计领域中，整个剪力墙结构一般被划分为以下四种，不同类型的剪力墙也因其截面应力分布的不同被用于不同结构特点的建筑类型。

1.1 整体剪力墙

没有洞口或者是整个门窗洞口的总面积之和小于剪力墙侧面15%的墙体，被称之为整体剪力墙，这类剪力墙的受力特点类似于整体的悬臂墙，相当于下端被固定但上端自由的竖向悬臂构件，整个截面的正应力在建筑水平荷载的作用下多呈现出直线分布的态势。弯矩图在整个墙肢的高度上一般不会产生弯点，突变情况更是较少产生。

1.2 整体小开口剪力墙

整体小开口剪力墙，是基于整体剪力墙的概念所出现的，这类剪力墙往往虽然具有较小的开口，但总体上看来，整个门窗洞口的总面积之和往往大于剪力墙侧面积15%。因此，在变形及受力曲线图上，这类剪力墙往往变为弯曲形。整个正应力分布在建筑水平荷载的作用下近似呈直线分布，可认为是局部弯曲应力和整体墙弯曲应力的部分叠加。

1.3 双肢及多肢剪力墙

双肢及多肢剪力墙，指的是整个墙面开有一列或是多个成列分布的洞口的剪力墙，虽然这类墙体所开洞口的尺寸较大，由于其受力情况与整体小开口剪力墙类似，故相关的概念及弯矩图也不存在较大差异。但从连梁对墙肢的约束作用来看，由于整个墙体的整体结构会因为过多开设的洞口而产生破坏，故墙肢局部会出现较大的弯曲现象，如果洞口开设过多，很有可能正应力分布的曲线图完全偏离直线分布。

1.4 壁式框架剪力墙

壁式框架多用于高层建筑中，其开设的洞口数量较多且尺寸较大，整个墙肢宽度相对于洞口而言显得较小，就线刚度而言，墙肢和连梁的差异性并不大。顾名思义，这类剪力墙的受力分析与框架结构极其相似，在正应力分布中，墙肢截面往往会出现局部弯矩，在很多楼层的内墙肢中也会出现反弯点。

2 剪力墙结构设计的原则

在施工项目中，进行剪力墙设计时，并不是为了能够达到目的而随意的去进行剪力墙的施工，一定要严格根据剪力墙结构应用的规范对实际状况进行勘察，促进剪力墙结构在国内施工结构中的应用能够达到最佳状态。在剪力墙设计过程中，在施工技术方面会有一定程度的受限。所以在剪力墙的设计过程中，必须对这些制约条件进行重视，保证够建设出更加合理、标准、正当的剪力墙。

2.1 建筑物楼层之间进行调整量小剪力系数的原则

为了减少建筑结构本身的重量，增强建筑承载地震的性能，在建筑施工过程中，需要尽量的减少使用剪力墙的地方，这就必须使用短肢种类的剪力墙负担处在第一震型，底端的地震倾覆力矩要比剪力墙结构负担的总底端地震倾覆力矩小百分之六十以上，把剪力墙墙体上进行大开间处置，可以提升剪力墙结构的倾向刚度。

2.2 调整建筑物楼层与楼层之间最大位移和楼层商之间的比例

建筑物在施工设计的过程中，楼层之间的弯曲处置也是一项非常重要的部分。如果建筑物的弯曲处置不合理，那么也将会影响到整个建筑的使用性能。对建筑物剪切弯曲的处置需要参照一定结构配件的数量来进行相应的控制，但是塑向结构配件数量过多的话，控制工作也很难进行，剪力墙的剪重比例也会相应的增大，这样剪力墙的结构设计就达不到标准的要求，楼层和楼层之间弯曲的部分会逐步增加，整个楼层在长期使用后还会出现位移的现象。因此在进行剪力墙结构设计的过程中必须要严格的控制好楼层和楼层间的扭转弯曲，这也是提高建筑稳定性的基本保障。

2.3 调整剪力墙连粱超限的原则

剪力墙连梁超限的原则是在剪力墙结构建设的过程中建立起来的，由于剪力墙的跨高通常会出现超限的情况，这也就要求在剪力墙设计的过程中要做好剪力墙的连梁跨高，通常来说，剪力墙的结构设计标准中都会将剪力墙结构的连梁跨高设计在一定的范围内，并且用框架梁的方式来进行剪力墙结构的建设。而如果剪力墙的跨高比在5-6的范围内时，还要保证剪力墙的连梁刚度不出现波动，剪力墙的承载力和弯矩也要控制在一定的范围内，这样才能够符合剪力墙结构设计的基本标准。

3 对高层住宅剪力墙结构设计

3.1 对剪力墙的结构进行计算

高层建筑不仅要面对来自水平方向的压力影响，还要对竖向的重力进行考虑，因此，为了保证剪力墙结构的科学合理，能够最大限度承受来自外力的影响，就需要对剪力墙的结构进行计算。在建筑设计行业中，用于计算剪力墙结构的软件有很多种，三维杆-系薄壁柱空间分析法和空间杆-墙删除元分析法就是其中最常用的两种剪力墙结构计算方法。在软件的输入中，有两种主要方法：（1）直接输入整片墙，然后再对墙体进行开洞；（2）按照强肢进行输入，墙肢之间要输入钢筋混凝土连梁。值得注意的是，在计算过程中，两种计算方法只能选择其中一种，在两者同时输入的情况下，往往会出现误差。

3.2 对连梁进行加强设计

连梁主要指的是两端和剪力墙连在一起，而且剪力墙和和两端之间的跨度比不超过5的梁，在竖向的承受力的负荷中，连梁所占的比例比较小，然而，对于水平方向的力来说，与连梁的联系比较密切，因此特别容易出现剪切裂缝的危险。针对于剪切裂缝这种问题，一般情况下往往是通过减少梁截面的手段应对，但是这种方法容易受到周围环境的限制。

3.3 对梁内的设计值进行计算

一般情况下，如果高层建筑物周围的风力比较小，或者地震的力度比较小时，连梁能够应对剪力和弯矩的影响，不会出现裂缝。通常情况下，对震级比较小的地震来说，通过减少连梁的刚度，使连梁的弯矩和剪力值减小。

4 高层建筑剪力墙结构设计施工中应当注意的问题

在进行高层建筑建立结构施工进行的过程中，需要考虑到许多问题。例如：在进行建造过程中，一般进行楼体与部分承重系统的建造所用材料和进行剪力墙结构建造所需材料有一定的差别，在进行剪力墙结构的建造时需要用到钢筋混凝土，而一些隔墙的设计只需用到轻质的材料，这就使隔墙设置与剪力墙结构在衔接时需要对不同的材料进行处理，避免在后期用户使用时出现衔接裂痕等现象威胁住户的生命健康安全。另外，还需要建筑施工团队着重注意的便是施工质量监测的问题，在施工进行过程中以及施工结束后都必须严格的对剪力墙结构进行质量监测，保证剪力墙结构浇筑的安全性，防止建筑物在经历重大自然灾害时受到影响，从而影响建筑物的稳定性，危害住户的人身财产安全。

5 结语

剪力墙结构在建筑工程中中有着非常好的作用效果，因此在剪力墙结构的设计中，要根据剪力墙设计的标准进行，促进剪力墙的施工达到剪力墙设计的每一项规范需求，确保剪力墙结构设计的可行性、经济性，进而减少施工项目施工成本。

参考文献：

[1]胡孔鹏.高层剪力墙结构中剪力墙布置和合理数量的研究[D].合肥：合肥工业大学，2012：1―84

[2]王晓莉.高层剪力墙结构设计分析[J].山西建筑，2013（05）

[3]何沛沛.高層住宅剪力墙结构优化设计[D].北京：北京交通大学，2012：1―65