试论高层建筑剪力墙结构设计要点及布局

晋伟伟

上海都市建筑设计有限公司江苏分公司 江苏南京 210000

1 高层建筑剪力墙的结构设计要点

1.1 剪力墙的结构设计

在高层建筑结构设计环节，为了保障建筑物的稳定、安全，设计者会及时引入剪力墙结构。与传统的保护墙、承重墙相比，剪力墙的基本工作要点在于“抵抗水平载荷”。在结构上，剪力墙的平面面积较大，速度较小，相关测试表明，其能够在较短的时间内将所承受的单位能量转移到各个位置，在保障自身的结构稳定的同时，能够大幅提升抗震性。

在高层建筑设计环节，为了保留较大的空间范围，一般需要减少剪力墙的结构布置，并降低两个不同方向的刚度数值的差值。在对剪力墙进行结构设计的过程中，其基本结构布置遵循“受力分布均匀”的原则，可在一定程度上降低扭转效应。需要注意的是，在不同的高层建筑设计环节，剪力墙所发挥的结构稳定功能并不唯一，如果用户产生了拓宽空间、提升纵向空间占比等要求，设计者可对墙体肢长和连梁高度进行调整，避免剪力墙出现侧刚度过大的问题；对于已经出现侧刚度过大问题的剪力墙，其内部的白振周期已经受到影响，高层建筑的稳定性也随之变动，这时，设计者应及时利用剪力墙抗侧强度大的优点，提升剪力墙在纵横方向上的承载能力，避免因墙体厚度小于梁体高度而产生的弯矩现象[1]。

1.2 剪力墙的配筋设计

为了提升高层建筑的抗震性，一般需要对剪力墙进行加厚处理，在设计原则上，应考虑到剪力墙的综合抗震性能。对于不同的设计环境，应采取不同的设计方法：在对高层建筑进行设计的过程中，部分业主会要求保留高层建筑的开阔视野，不设置外纵墙，对于这种情况，应及时采用概念设计，控制好墙体轴线，确保墙体的受力结构满足墙体的基础截面条件；为了保障高层建筑的稳定性，剪力墙结构中可及时增加暗柱，分担隐性抗力；在墙体设计环节，一定要保障剪力墙配筋的合理分布，其竖向和水平分布筋的配筋率不得小于0．25%，这种设计方法能够最大程度的保障高层建筑的稳定性，但对于低矮墙体并不适用，设计者应根据实际设计要求灵活布筋并合理控制配筋数量，根据梁体结构的稳定性酌情修改配筋方案。

1.3 边缘结构设计

在已经开展的建筑实验中，部分实验证明剪力墙结构的延性并不好，为了提升剪力墙的应用价值，可将普通剪力墙设置为工字型、槽型剪力墙，通过概念边缘设计方案提升剪力墙的延展性。对于无法改变剪力墙结构的，可利用边缘构件提升剪力墙的应用价值，在提升其延展性能的同时防止其出现水平方向的剪切滑动。在高层建筑设计环节，墙体的抗剪力能力主要体现在端柱、翼墙柱等位置，设计者可加强对以上部位的剪力分布管理提升剪力墙的抗震性与稳定性。

2 剪力墙在高层建筑中的布局特点

2.1 剪力墙的应用特点

现代高层建筑的广泛应用向剪力墙的布置工作提出了新的要求，如图所示，根据不同的应用环境，应选择不同的剪力墙配置方案。相关建筑法规表明，对一级、二级及三级剪力墙进行结构设计时，需要搭配暗柱与端柱，从而促使剪力墙能够在大量消耗地震波的能量，保持高层建筑的稳定性；此外，剪力墙的边缘构件具有极强的抗拉能力，在建筑结构设计中，由钢筋混凝土组成的剪力墙能够承担一定的水平地震作用力和来自各个方向的载荷力[2]。

在对剪力墙进行布局设计的过程中，剪力墙的墙体分布位置一定要达到建筑本身的减震要求，设计者除了需要考虑建筑在竖向方向上的承载构建的布置外，还要考虑建筑物本身的对称性，如图所示，依靠剪力墙与建筑物内部结构的合理搭配，抵抗非正常的扭转效应。

图1 剪力墙的墙体分布

2.2 剪力墙的布局特点

根据不同的高层建筑设计要求，应选定不同的剪力墙配置方案——在实际施工活动中，剪力墙的布局设置应该遵循“均匀、对称、分散、周边”的布置原则，设计人员应将剪力墙均匀的分布在建筑物周围、楼电梯间，对于伸缩缝、沉降缝等位置一般不宜设置剪力墙；当横向或纵向无法设置剪力墙时，应及时引入壁式框架或壁式支撑等抗侧力构建，保障剪力墙的基本抗震性能；在施工操作环节，剪力墙的布置应遵循均匀分布、单片墙体刚度接近的布置原则，单段剪力墙的长度应小于8m；对于房屋纵长长度较长的户型，设计者应避免集中在房屋两端布置纵向剪力墙，对于竖井、楼梯间等连续楼层开洞位置，为了保持建筑整体的稳定性，可在洞边设置剪力墙，并使其与靠近的抗侧力结构结合，最大程度的保留抗侧力性能[3]。

3 结语

在高层建筑设计环节，建筑设计的质量直接影响到建筑质量，为了引导建筑行业健康发展，在建筑要求不断提高情况下，相关建筑设计者应对建筑结构设计工作进行全面掌控，以结构设计为立足点，在使高层建筑满足基本的使用要求的同时，实现安全与质量的同步管控，使高层建筑的结构、外形能够满足客户的基本要求，确保建筑设计的效益最大化。