高层住宅剪力墙设计与应用探究

王彦春

【摘要】伴随着我国经济水平的不断提升，我国的城市化建设也加快了步伐，大量的人口不断的涌向城市，因此，城市面临着越来越紧张的建筑局面。近些年来，为了缓解这一现象，我国不断的增加高层建筑的数量，而在高层住宅中，应用最为广泛的设计便是剪力墙设计，本文将会详细的对剪力墙设计在高层住宅中的应用进行详细分析，为今后的建筑设计工作提供相关借鉴。笔者希望本文的探讨与分析，能给大家带来一定的思考和启发。

【关键词】高层住宅；剪力墙；设计；应用；技术；结构

引言

伴随着经济和社会的飞速发展而带来的城市人口的压力，目前的住房形式越来越不容乐观，住房作为人们赖以生存的生活必需品，人们在建设过程中对于住房的质量要求也越来越高，因此，住房的安全性和耐用性在建设过程中越来越受到关注。为了解决住房的耐用问题，越来越多的建筑企业在高层住宅的建设过程中应用了剪力墙设计，并且取得了特别理想的效果，剪力墙结构无论从实用性、安全性、经济性等各个方面考虑都具有一定的优势[1]。

一、剪力墙结构的相关概述

（一）剪力墙结构的定义

剪力墙结构是一种为了能够更好的解决水平以及竖直方向上的载荷，而采取将纵横混凝土墙和屋面梁板相结合的一种受力结构，这种结构具有刚度大、承载负荷能力强、位移小等优点。但是剪力墙结构由于自身的结构体系的影响，必须要求相互之间间隔较小。

（二）剪力墙结构设计应用在高层住宅的优点

在当今的建筑设计中，要对一项建筑的建筑质量、建筑安全以及经济效益等方面综合考虑，剪力墙是一种兼顾上述各种因素的综合性设计方案。通过应用剪力墙结构，建筑物的抗震性能能够明显的提升一个档次，很好地解决了建筑安全因素；在应用剪力墙结构的高层建筑中，建筑物内的分隔墙很多，实现了轻质材料的应用，通过降低承载墙的数量来达到减小压力的目的，很好的解决了建筑质量问题；此外，应用剪力墙结构能够在施工中减少建筑材料的应用，十分经济划算，因此又很好的解决了建筑中的经济效益问题；剪力墙结构的设计十分对称整齐，没有多余的漏梁等瑕疵，因此，具有十分高的美观性。综上所述，剪力墙结构由于自身的多种优点，在目前的高层建筑的建设中收到了广泛的应用。

二、高层住宅剪力墙设计的相关要点

在剪力墙结构中，墙主体作为受力的主要对象，承担着剪力、彎矩等，是刚度强度要求的主体，因此，为了防止剪力墙出现一系列的破坏问题，需要对剪力墙结构进行以下设置。

（一）对于剪力墙的布置

为了能够使剪力墙实现对称、均匀，并且具有良好的侧向刚度，通常在进行剪力墙的平面布置时采取双向布置的方式，如果采取单向布置的方式，则非常容易导致墙体出现过于密集的现象。

要根据国家规定来确定剪力墙的墙厚和墙高，在满足国家规定的要求外，尽量做到优化结构设计，做到安全、经济。在墙体的选择中，通常会采取T形、L形、十字形。

剪力墙按照所开洞口的大小可以分为整体墙、联肢墙、壁式框架等；按照墙肢高度和墙厚度的比值可以将单片剪力墙分为高墙和矮墙；按照高厚比可以分为一般剪力墙和短肢剪力墙。按照《高层建筑混凝土结构规程》（JGJ3-2010）的要求，在抗震设计中，短肢剪力墙要设置翼缘。

（二）高层住宅剪力墙结构中的连梁设计

在剪力墙结构中，进行连接墙肢和墙肢的梁被称为连梁。连梁对于剪力墙结构具有十分关键的作用。能够对墙肢起到有效的约束作用。在具体的剪力墙结构中，连梁通常会出现脆性破坏和延性破坏两种状况。一旦剪力墙出现脆性破坏的状况，也就意味着剪力墙失去了承载作用，最终可能导致坍塌现象的发生，一旦发生延性破坏，剪力墙的刚度则会下降，会出现裂缝现象。

在进行连梁设计时，框架梁要按照框架结构的框架梁设计。对于连梁超筋的处理，要将连梁的刚度进行折减，通过减少剪力设计值的方式来实现目的，或者是采取减少梁截面的方式。由于连梁是一种耗能构件，在进行设计时要按照普通框架梁的要求，对混凝土压区高度进行控制，按照强剪弱弯、强柱弱梁的延性要求进行计算。

三、高层住宅剪力墙结构整体设计分析

（一）剪力墙的高层结构参数计算和选择

对高层住宅的内力位移进行分析，计算中要将结构的刚度以及自振周期考虑以及非承重墙的刚度在内，在进行自振周期折减系数的选取时选择1.0最为适宜（非承重墙较多周期折减系数选择0.9）；为了能够使高层住宅剪力墙结构具有良好的性能，通常会在分析过程中选取振型分解反应谱法。

对于高层结构设计中以下比值的确定需要重视：第一，控制结构延性的轴压比；第二，控制地震剪力的剪重比；控制结构竖向规则性的刚度比，刚度比的选取可以有效地避免薄弱层的出现；控制结构平面规则性的位移比；控制结构扭转效应的周期比，选取合适的周期比，可以有效地防止出现扭转现象的发生；控制稳定性的刚重比。以上的比值都要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）的相应要求。

（二）高层结构风荷载的取值

首先根据规范确定体型系数，要根据工程结构平面布置，在确定体型系数的X、Y值。然后对楼群间的群体效应进行考虑，参考风载荷实验数据进行取值。使用SATWE软件进行体型系数的输入，最后确保求得的刚重比要符合《高层建筑混凝土结构规程》（JGJ3-2010）的相应要求。

（三）结构细节优化

考虑到高层悬挑构建承受反向风载荷的影响，要采取双层双向结构配筋；考虑到连梁和剪力墙刚度，采取铰接的方式；在梁和墙相互垂直交界的地方，一般会采取以下两种方式：在梁支座设置扶壁柱，该方式将会影响到美观；另一种方式是采取铰接方式。要尽量避免在角部出现短肢剪力墙。在对墙体进行开洞计算时，将窗洞视为门洞，洞口被截断的分布筋要集中在洞口周边。要考虑到地下室外墙挡土作用，剪力墙纵筋要设在墙水平钢筋外侧。

结语：

综上所述，有着优良刚度性能、强度性能、经济效益、美观性能等优点的剪力墙结构在当前的高层住宅中得到了广泛的应用。在进行剪力墙结构的设计过程中，要充分考虑剪力墙的刚度、自重、抗震性能等，并根据实际状况进行细致的计算和结构优化设计，从而确保建筑物的质量。

参考文献：

[1]孙海涛，蒲晓琴，卢建宇，依力帕提.某高层住宅剪力墙设计与应用[J].建筑技术，2011，04：361-363.

[2]高顺桩.建筑工程中剪力墙施工技术的运用[J].中国房地产业.2015.8