高层建筑结构设计特点与剪力墙设计

王永锋

摘 要：剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。当墙体处于建筑物中合适的位置时，它们能形成一种有效抵抗水平作用的结构体系，同时，又能起到对空间的分割作用。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构作用高层建筑中的主要结构形式，在现代高层建筑中被大量运用。

关键词：高层建筑 结构设计 特点 剪力墙设计

由于剪力墙明显的优势和使用范围的广泛，剪力墙结构在建筑行业的受欢迎程度超出了人们想象，其受到了设计方的喜爱，业主的信赖。剪力墙结构的作用还没有发挥到最大，建筑设计的质量也没有得到最大的保障，为了实现这些愿望，各个设计人员要对剪力墙结构的每一个点要进行精密的计算，减少失误。而且要好上加好，要充分完善剪力墙结构设计，让其以后能使用到每一次的建筑修建当中，使我国的建筑事业发展前程更乐观、快速。

1 高层建筑结构设计原则

1.1 基础方案的合理性

高层建筑结构基础施工方案，是保证高层建筑施工整体性和良好性的基础保障，在实际的建筑结构方案设计当中，相关设计单位需要依照具体施工地质条件，依照具体的建筑施工要求来对结构实施设计。同时在建筑结构基础方案的配置上，需要和地质调查报告进行对接，保证其中各项调查数据充分符合工程施工标准。另一个方面，在进行高层建筑施工过程中，还需要对建筑实施综合性分析，特别是对建筑整体结构的稳定程度、每一个环节的负载加以考虑，通过这种施工设计方式充分保证工程施工的稳定性。

1.2 结构措施完善

在高层建筑施工当中，除了需要对基础施工方案和施工图纸进行设计之外，其中还有一个比较重要的施工原则是相关施工单位经常忽略的问题，那就是需要保证建筑结构实施措施完善化。相关设计单位在对高层建筑结构进行设计的过程当中，需要充分的注意到各部分组件相互之间的衔接程度。比如；建筑体当中的钢筋锚固长度等，同时在设计单位当中还需要充分注意建筑体存在的一些薄弱环节，建筑体本身的温度对建筑体组件产生的影响等，这对几个方面的问题，在实际的设计工作当中，需要充分遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的基本结构设计原则，通过这种方式来保证高层建筑结构设计的稳定性。

2剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

2.1约束边缘构件的作用

为了使剪力墙发挥更大的作用，设计者想了很多办法，约束边缘构件就是其中一种方法。约束边缘构件处理是由两种方法结合而成，即无约束边缘构建和有约束边缘构建，这两种都是不可缺少的，也各有各的利弊。通过各种比较来看，无约束边缘构建的表现要更好一点，能承受更大力。而在稳定性上面有约束边缘构件又要比无约束边缘构件要好，所以在实施到建筑结构上时要视情况而定。

2.2控制墙体配筋中的作用

剪力墙有一个最大的特征就是特别消耗钢量，而钢的生产消耗的人力物力都特别大，所以就要考虑如何把钢的使用量降低，节约资源和成本。可以通过控制墙体配筋量来减少钢的使用。一般最常见的方法是在确定了最小配筋量的情况下，在钢筋的分布上做文章，水平外侧分布，垂直内测分布。在使用双向钢筋网片的保护层也可以降低配筋量，即把厚度降到 30mm 就可以了。

2.3 短肢剪力墙的说明

在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010） 中规定说明：厚度≤300mm、横截面的高度与厚度比在范围 4～8 内的剪力墙就是短肢剪力墙。短肢剪力墙在生活中的使用范围越来越大，因为其肢厚比比长肢剪力墙的要小，这种微小的改良应用到一些小型的住宅区能在空间排布上看出优势，而且在布局上和对于住户日后对于房子的设计也会方便很多。

2.4 剪力墙结构厚度控制

现代建筑设计需要符合综合性抗震标准，不同地区的建筑抗震标准等级差异化明显，要根据区域内地质环境、自然气候及建筑设计要求等，结合剪力墙结构设计内容选择最佳厚度融入剪力墙结构施工方案。剪力墙设计抗震效能主要来源于界面尺寸，一般情况下需要采取墙体底部加厚方法提高墙面强度。如建筑基础数值不产生变动，则正常情况下底部厚度控制在 200 毫米以下，而其余部位结构厚度，则不应低于 150 毫米以免因厚度不足，产生结构承载力不佳及建筑剪力墙结构重心偏移等相关问题。剪力墙独立结构设计方面，墙体底部厚度不得超过 180 毫米，其目的在于充分发挥独立剪力墙底部结构刚性优势，过薄的底部结构厚度设计，难以有效发挥剪力墙底部承压结构效用，而过厚的设计方案，则使底部结构压强增加，导致剪力墙结构设计整体性受损，在建筑设计方面，应将基础数值控制在标准范围内，以提升建筑使用安全效益。

2.5剪力墙结构基础尺寸设置

剪力墙结构尺寸设置应注意对结构竖直方向及水平方向的刚度荷载压力分布分析，尽可能将剪力墙肢截面高度基数控制在墙体厚度基数的 8 倍以上，保障双间合并布置开间空间设计符合剪力墙基础结构设置标准，若在实际操作过程中，未能按照标准规格执行设计方案，则无法满足剪力墙竖向荷载传递需求。如建筑设计方案对建筑对基础结构设计有特殊要求，则应尽可能的避免采取开间布置设计方式。现代剪力墙形状设计为有效适应多种阶段使用及施工操作环境，均采用 L 形及 T 形结构设计，该布局有利于提高侧向刚度，降低剪力墙结构自身实际重量，从技术及成本两个方面均具有综合性实践优势。另一方面剪力墙设计要求结构长度不宜过短，若实际长度为达到建筑使用标准，则可能出现配筋问题，从而影响建筑质量，对此需将实际长度控制在 1 米以上，使墙端暗柱配筋与构造配筋更為接近，以便运用剪力墙结构尺寸的控制，确保剪力墙结构压力分布合理性。

结 论

综上所述，随着土地资源日益紧张，高层建筑在未来城市建设发展中应用前景势必会越来越广阔，剪力墙结构基于造价低、抗震性能好等优点在高层建筑建设中也逐渐得到了更为广泛的应用，因此需要高层建筑工程设计人员针对剪力墙设计加以优化，不断提升剪力墙设计水平，推动剪力墙功能全面发挥，从而有效促进高层建筑工程的建设发展。

参考文献：

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[2] 陈亮.浅谈高层建筑中剪力墙结构的优化设计[J].城市建筑，2017（6）：84～84.

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