高层建筑剪力墙结构设计分析

曹志萌

（江西五方建筑设计有限公司 江西赣州 341000）

引言

随着城市人口的越来越多，同时人们经济生活的提升，人们更加注重对其实际的生活品质的关注，城市居民对商品房的需求越来越大，而城市土地面积是有限的，导致各地房地产市场均向高空化方向发展，剪力墙结构体系具有优良的抗侧能力及良好的经济指标，同时空间布置上也能很好的满足居民居住功能要求，是优良的建筑结构形式，成为高层建筑中最主要的结构形式。

1 剪力墙结构的基本概述

1.1 剪力墙结构概念

剪力墙结构又被称为抗风墙、抗震墙或者结构墙，是一种剪力墙体，它实际厚度较小，但建设规模较大，主要采用钢筋混凝土板来代替传统框架中的梁柱，承载外界的各种压力，自身所具备的承受能力较高，与柱子的受力程度不相上下，并能够控制结构的水平力。剪力墙结构是建筑物主要的支撑结构，不能被拆除或无法被轻易破坏，承受的压力主要是外界风力或地震等自然灾害引起的水平荷载，抵抗来自外界的破坏，在一定程度上提升建筑的稳定性和安全性。根据墙体开洞的情况，通常将剪力墙分为双肢或多肢型剪力墙、壁式框架剪力墙等类型。

1.2 剪力墙结构的优点

剪力墙结构有稳定性高、经济实惠、美观大方三大优势。稳定性高是指剪力墙结构拥有相对较大的刚度，承受力较高，能够抵挡住来自外界的各种荷载，尤其是水平荷载，支撑效果良好。它的存在极大地提高了建筑物的稳定性，这也是剪力墙结构最为重要的作用。经济实惠是指剪力墙结构采取混凝土浇筑的方式，减少了用钢量，在很大程度上节省了成本投入。这一优势对很多施工单位有较强的吸引力，这也是它能被广泛应用得原因之一。随着经济的发展，人们越来越注重生活品质，对建筑不仅要求安全可靠，还要求美观舒适。而剪力墙结构的出现则很好的满足了人们的这一需求。剪力墙结构将建筑物内部的分隔墙与承重墙完美的结合在一起，尤其是隔断墙的结构设计，在一定程度上增加了建筑物内部空间，不但增加了使用功能，而且美观舒适。

2 剪力墙结构设计原则

（1）合理调整楼层位移与楼层高度之比的原则。因此，在剪力墙结构设计中，应根据层数、层高、层间最大位移等比例调整楼层高度，降低建筑物的变形量。

（2）合理调整剪力墙跨度和高度比原则。根据不同建筑性能进行合理调整，并根据不同跨高比进行合理设计，以保证剪力墙结构的良好性能。

（3）楼板间最小剪力系数原则。在建筑结构设计中，采用数字化手段来计算建筑受力，提高建筑物的抗震、抗侧力和承载力，对剪力墙与地板间的剪力系数进行控制，有效降低建筑物本身的重量，进而降低施工难度和减少施工成本。

3 高层建筑剪力墙结构设计策略

3.1 确定剪力墙墙肢的长度

剪力墙的截面高度就是剪力墙墙肢的长度，墙肢的长度直接关系到墙体结构的稳定以及外观是否协调。一般来说，剪力墙的墙肢长度在8m以内，在实际施工的过程中为了确保墙体结构的延展性，减少外力情况下对于墙体的损坏，可以将剪力墙的高度与宽度比例相差较大的地方进行弯曲设计。部分的建筑墙体在实际的施工过程当中由于墙体的长度跨度比较大，为了确保墙体高度与宽度比值在合理的范围之内，可以采用墙体连续开洞的方式，将墙体间隔长度较小、均匀的、连续的剪力墙肢墙。墙体跨度较大的墙，在进行连续开洞时需要结合弯矩约束较小的连梁，通过这种建筑设计的应用可以有效的保证墙体结构的稳定。

3.2 规定剪力墙的具体厚度

国家在建筑设计中明确规定在进行剪力墙设计，剪力墙的界面尺寸必须符合建筑的抗震等级需求。剪力墙在进行抗震等级设计时，需要增强墙体底部的厚度，确保墙厚度满足最低200mm的标准，对于墙体的其他部位也要满足最低标准160mm的要求，而独立的剪力墙在工程实施的过程中底部厚度要满足最低标准180mm。

3.3 平面布置

根据剪力墙设计的原则及要点，在对剪力墙的平面布置时，要符合均匀对称的要求，确保两大中心即刚度中心和质量中心能够重合，增强结构的稳定性。内在剪力墙和外在剪力墙要尽量拉直或者延伸，这样可以避免一些不平衡力的出现。除此之外，在进行抗震结构设计时，最好对剪力墙进行双向或者多向设置，以便于更大程度上发挥剪力墙的功能作用。同时，还要重视剪力墙结构抗侧力刚度的设计。结合实际，根据相关的计算公式精确地算出抗侧力刚度数值，避免抗侧力刚度过大导致墙体的自身重力上升以及产生过大的震力，不仅增加建设的成本投入，还影响建筑的稳定性和可靠性。

3.4 连梁设计

剪力墙连接梁作为连接墙肢结构的重要构件，如果被过度加固、压缩变形，对整个施工项目的整体质量控制效果影响很大。在剪力墙结构设计过程中，应适当调整剪力墙连接梁的高度，并根据工程实际情况，科学地设计整体高度，以避免因尺寸增大而导致连接梁变形。布雷姆。严格控制剪力墙结构塑性标准，适当调整抗震设计。通过对载荷的科学分析，在可控范围内，结合不同的应力条件，进行相应的计算，从而选择更科学的实施对策。

3.5 配筋设计

配筋设计需以剪力墙的厚度为依据，当墙体厚度大于0.7m时，应采用四排钢筋，并设置主筋。在应力下应均匀排列成一行。当墙体厚度小于14cm时，应采用双排钢筋；当墙体厚度为40～70cm时，应采用三排钢筋。在第一、二、三、四级抗震设计和非抗震设计中，剪力墙竖向配筋与水平配筋的配筋率应不小于0.20%，配筋直径应不小于8mm，间距应不大于30cm。对某些框支剪力墙结构，配筋率应不小于0.3%，配筋直径应不小于8mm，间距应不大于20cm，非抗震设计应不小于0.25%。

3.6 边缘构件设计

剪力墙的边缘构件可分为两类：边缘构件的构造和边缘构件的约束。这两部件的设计方法不同。合理设计边部结构可以使剪力墙结构更加合理。受限边缘构件主要为暗柱、端柱和翼壁。这些边缘构件在砖混结构中起约束作用。当结构刚度较小时，在地震作用下，层与不动点之间的位移较大。此时，边缘构件也会起到相当大的约束作用。因此，应适当增加暗柱和端柱等边缘构件的截面尺寸和加固。受限边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋的特征值应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求。

4 结语

剪力墙结构在高层建筑结构设计发挥着重要作用，直接关系到建筑物整体稳定性、安全性和可靠性。由于其自身所具有的独特优势，在建筑行业内被广泛应用。设计人员在设计剪力墙结构时，应结合建筑实际情况和设计要求，掌握剪力墙的设计要点，综合考虑，及时处理好可能存在的问题和缺陷，在最大程度上发挥剪力墙作用，保证建筑物整体质量，进而推动我国建筑行业的进步与发展。