对高层民用建筑结构设计中问题的分析

隋学森

摘要：伴随着我国的建筑朝高层的方向发展，剪力墙结构技术将会得到越来越广泛的运用。本文作者结合多年来的工作经验，对高层民用建筑剪力墙结构设计进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：民用建筑结构;剪力墙;结构设计

剪力墙结构主要包括连梁与墙肢两种结构，自身具备刚度大、承载力强、抵抗水平力强、整体性良好、侧移水平高以及用钢量少的优点。其被越来越广泛的应用在高层建筑结构设计中，例如高层住宅和高层旅馆的结构设计，居室与客房空间比较小，需要设置很多的分隔墙，运用现浇剪力墙结构技术，能够有效的实现承重墙和分隔墙的互相结合，具有很强的经济性。

建筑结构的稳定性是保证质量的基础，它要求注重高层建筑中的建筑结构运用和结构设计方面的要求。作为高层民用建筑剪力墙的结构设计无疑成为人们对于高层民用建筑结构设计重视的一个方面，下文就高层民用建筑剪力墙结构设计方面进行简要讨论。

一、高层建筑剪力墙结构的概念设计

高层民用建筑物要受到垂直和水平两个方向的力量，所以在建筑结构的设计中所需要考虑的稳定因素，不仅仅是水平与垂直两个方向的力量，还要考虑抵抗自然界中由于地球板块摩擦而产生自然原因的震动，但是由于低层建筑中水平方向的力量能够产生的变形以及整体位置移动的情况可能比较小，所以一般设计中不会加以考虑，但是在高层民用建筑中，就是要应用剪力墙结构来对抗可能将高层建筑整体稳定性造成损害的力量，因为剪力墙不仅能够承载比较强的水平以及竖直方向的力量，还能加大楼体的稳固性能，在震动的情况下，也不容易发生变形，同时剪力墙结构因为是整体承担重力，不需要借助于其他结构共同承担力量，所以不容易变形，也不会有外在结构暴露，对于房间整体的外观，不仅具有美观性，也利于后期的美观装修设计。在水平地震作用下，高层短肢剪力墙结构主要表现为整体弯曲变形，底部外围的小墙肢承由于竖向荷载较大，破坏严重，特别是一字形小墙肢的破坏最为严重。可增加建筑物周边墙肢长度或连梁高度來消除扭转不规则，从而使结构的抗扭刚度明显增大。为了提高墙肢的承载力和延性，还需加强边缘构件配筋，增大这些部位墙肢纵筋和箍筋的配筋率，严格控制轴压比。

二、剪力墙结构设计方面的优化

（一） 剪力墙的结构设计上，最合适的就是要沿着一个方向设计，这样的分部形式可以形成一个比较整洁的结构范围，但是，如果仅是在一个单一方向布置剪力墙，对于抵抗地震等自然情况是非常危险的，所以必须要保证同时有两个方向可以受力，这样不仅增加了稳定性能，也可以在地震中减少倾斜等情况的发生，达到最好的工作状况，剪力墙不仅拥有比较强的重力承载功能，在一定范围内也具有抵抗倾斜的强度，减轻建筑里其他结构的重力分部，要在合理利用资源的情况下，布置合理。

（二）在剪力墙上面设计门窗等能够形成缺损的情况，要注意的是分部保证是有上下排列顺序的，有秩序的成列排列，避免分部乱而无序，避免有错误建洞，以及重复建立错误洞口的情况发生，在设计中应该遵循稳定安全的原则，注意刚度的分配。尤其要注意竖直方向重力分配要均匀合理。

（三）在剪力墙上的空洞位置选择上，一定要具有计划性，可以根据数量将墙体划分于不同段落之中，再进行平均分配，保证每两个洞之间的距离是一定的，而在不同墙体之间还是要采用建筑材料进行相互之间连接，所有独立墙面要控制好水平高度与截面高度之间的比例，避免墙面受到作用力的破坏，尤其需要针对可能受到的地震危害，设计时候更应该设计好剪力墙的设计结构，并针对于不能达到设计要求的结构有相应的应对措施。

（四）剪力墙作为高层民用建筑中主要承重结构，不仅要求具有在结构特点上能够应对于较大的压力作用，并且要具有不易变形的特点。

（五）对于剪力墙的结构在空间上要与侧面力量的形成有很大的影响，所以应该遵循先从下面开始依次向上，不能有间断，尤其需要考虑的是建筑材料方面所能形成强度思维级别，所以剪力墙水平高度上的建筑应该是具有不能中断的特点，这样是在地震来临时候最具有有效稳定性的保护措施。

（六）在对于剪力墙体结构有建筑意向时，应该提前进行关于高层建筑整体方面的分析，在对于符合建筑各项数值的前提下，对于建筑的安全性能进行全方面的考虑，这样对于剪力墙建筑的综合分析后，开始就对于剪力墙有设计计划。

三、剪力墙结构计算方面的优化

（一） 楼层最小剪力系数的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下，尽可能减少剪力墙的布置，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近（不小于）规范限值。这样能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入，同时降低工程造价。

（二）剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固。在剪力墙中有一个部分是由边缘构件来组成的，这个部分不同于一般的结构之间连接，因为作为剪力墙墙身的一部分，他们之间的连接就可以成为同类构件之间的相互连接，而剪力墙在水平方向用来抵抗地震震荡作用的配件是分布筋，在剪力墙的结构中，应对于地震所采用的结构都可以具有相对较好的能量消耗和保持稳定性原则。

（三） 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比（周期比）的调整原则。震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心、抗扭刚度太弱的结构，在震中破坏严重。在设计时，要保证结构的抗扭刚度不能太弱：首先要限制结构平面的不规则性，避免产生较大的扭转效应，扭转效应的计算应考虑偶然偏心的影响;在实际工程设计中，应将结构竖向构件尽可能沿周边布置，以提高结构的侧向刚度和抗扭刚度。

（四）计算结果的分析、判断。应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件对不规则和复杂的建筑结构进行整体内力和位移分析，确定其可靠、合理之后，才可在工程设计中运用。

四、结语：

随着现代经济的发展，以及国民经济发展的不断需求，建筑业也随着科技的发展而产生了巨大的变化，建筑形式上也由多层逐步转变为高层的建筑结构，这不仅是对于现代建筑业的建筑技术方面以及建筑结构方面的又一个建筑新篇章。

参考文献：

[1] 于伟.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点 [J].建材与装饰，2017，（11）.

[2]王海.高层建筑短肢剪力墙结构设计研究[J]山东工业技术，2018（3）.