高层建筑结构设计特点与剪力墙设计

何杰 刘俊

摘 要：在当前各类高层建筑工程中应用较为广泛，科学合理地设计剪力墙结构对于建筑物整体的设计效果而言是基本理念也是最核心要点。文章通过对钢筋混凝土剪力墙结构的设计原则分析，对结构的设计方法提出相对优化的建议，以期对高层建筑物运用钢筋混凝土剪力墙结构的设计起到一定的参考作用。

关键词：高层建筑;结构设计;剪力墙设计

引言

钢筋混凝土剪力墙结构已经成为当前高层住宅建筑工程的主流结构形式，因其经济适用的特性而成为我国各地高层建筑工程中使用程度最高的结构形式之一。

一、剪力墙结构的受力特点

作为建筑结构设计时，经常应用的一种空间结构，剪力墙一般主要包括横向剪力墙、纵向剪力墙等。横向剪力墙和纵向剪力墙的平面内刚度非常强，有着非常好的抗风能力和抗震能力，在进行剪力墙设计时，设计人员要保障剪力墙的承载能力及各项指标符合现行规范要求。另外，剪力墻结构主要应用于高层建筑中，结构相对来讲较为紧凑。

二、高层住宅钢筋混凝土剪力墙优化设计的原则

设计人员在进行钢筋混凝土剪力墙结构设计时，要保障剪力墙的重量占据整个墙体重量的大部分，剪力墙的用钢量要超过剪力墙周边构件的一半以上。设计人员在进行剪力墙设计时，要明确剪力墙结构的质量与建筑的安全性有着非常直接的关系。因此，设计人员在进行建筑结构设计时，要减少剪力墙使用的数量，在进行剪力墙设计时，避免建筑剪力墙出现单面墙的现象，以保障建筑剪力墙结构的质量和使用性能。

设计人员在进行剪力墙结构设计时，如果剪力墙的厚度和墙肢的长度之间的比值小于4，那么设计人员就可以按照柱体的结构进行设计，大于4，并且小于5，在进行受力结构设计时，就可以按照双向受压构件进行设计，以保障剪力墙的可靠性。除此之外，设计人员在进行剪力墙设计时，还要明确剪力墙在平面外时，其的刚度和承载力相对来讲较小，在同一平面内的时候，刚度和承载力相对来讲较大，因此，设计人员要尽量避免剪力墙在同一平面内，无法避免必须在平面外时，设计人员要保障平面外剪力墙的安全性和稳定性。

三、高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计要点

在高层建筑中使用剪力墙结构，主要是针对以下几点进行分析：

（一）布置剪力墙结构

在进行剪力墙设计时，设计人员要保证剪力墙结构的合理性，并且在进行剪力墙结构设计时，还要考虑到建筑结构设计的实际情况，提升剪力墙的完整性，设计人员可以采用对称的方式布置剪力墙，避免剪力墙出现扭转效应。在建筑剪力墙结构设计时，可以采用短肢剪力墙结构，这一结构的优势非常明显，既能有效减轻建筑结构的整体质量，还能提高剪力墙结构的灵活性，虽然短肢结构的优势非常明显，但是抗震性能却并不是非常好，无法保障建筑结构的安全性。因此，设计人员在选择短肢结构时，要根据建筑工程施工的实际情况进行选择，保障建筑结构的质量能够符合设计要求。在进行剪力墙结构设计时，设计人员可以通过合并洞口的方式进行设计，并且还要提升剪力墙摆放的合理性，消除墙体的独立墙肢，降低建筑剪力墙施工的难度。相较于其他形式墙体而言，剪力墙的刚度非常大，并且在进行施工时，需要消耗大量的施工材料，墙肢和连梁截面等经常会出现无法满足地震效应要求的情况，这一情况增加了剪力墙设计的难度。因此，在进行剪力墙设计时，设计人员要对墙体的刚度进行严格的控制，保证墙体刚度数据符合规定限制标准。

（二）控制结构参数

在进行建筑墙体设计时，设计人员要加大对层间位移、位移比等设计的重视，保证相关参数符合规定的剪力墙结构布置标准。在进行剪力墙结构布置时，要避免剪力墙出现主轴扭转和偏心力的情况。另外，在进行位移比计算时，要充分考虑到剪力墙结构的偏心力，保障建筑竖向构件的位移不会超过1.2。在进行剪力墙布置时，既要保障其符合建筑经济性的要求，又要保障其符合安全性的要求。

（三）关于剪力墙结构的计算和配筋

（1）关于剪力墙的墙身

在进行剪力墙结构墙身设计时，设计人员要对剪力墙进行精确的计算，明确剪力墙施工时，需要使用的钢筋数量，并且在进行设计时，还要对斜截面和抗弯承载力进行计算，保障剪力墙结构性能能满足结构延性的要求。另外，在进行剪力墙结构设计时，采用的钢筋布置形式一般为竖向钢筋和水平向钢筋。

在剪力墙结构设计时，设计人员要根据建筑工程施工要求的抗震烈度选择剪力墙的厚度。要想充分发挥出剪力墙的抗震性、刚性等，一、二级抗震等级的剪力墙厚度，不应小于160mm，且不应小于层高的1/20;底部加强部位的墙厚，不宜小于200mm，且不宜小于层高的1/16。

（2）连梁的计算

设计人员在进行剪力墙连梁设计时，要对连梁的刚度进行计算，以保障建筑结构的承载力能达到规定的限额。一般连梁刚度的折减值都在0.6左右，设计人员可以采用减少剪力墙整体刚度，降低连梁刚度的方式避免建筑施工时，出现剪力墙承载力和结构延性不足的问题。

四、高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构优化策略

（一）“强化周边，削弱中间”的设计策略

在进行建筑剪力墙结构设计时，设计人员可以根据建筑墙体的位置设置剪力墙，并且在进行剪力墙设置时，还要充分考虑到建筑窗户的具体设计位置，一般设计人员都会将剪力墙设置成为高连梁的形式，这一形式的剪力墙刚度非常强。另外，在进行高层建筑设计时，设计人员要尽量减少剪力墙的数量，根据高层建筑施工的实际情况，控制剪力墙的位移比，提高建筑延伸性。

（二）“多均匀长墙、少短墙”的设计策略

在剪力墙的设计中，应该多考虑把剪力墙设计在整体提高住宅的结构承载能力及竖向荷载抗震能力上。这样剪力墙的设计就应该注意以下几个方面的问题：①拉大剪力墙之间的间隔，避免小空间下多道剪力墙;②增加剪力墙墙肢长度，降低剪力墙数量，注意的是，剪力墙若独立存在时，其长度最好不要超过8m。

（三）墙肢更多选择L、T、十字形，少形状转折

对于高层建筑钢筋混凝土剪力墙设计时，应该充分的考虑剪力墙的连续曲折性和对建筑周围构成的边缘构件的不利影响，在过多的转折处会增加暗柱的数量。因此，设计人员要尽量选择L形、T形、十字形等形状。

五、结束语

钢筋混凝土的剪力墙结构是高层建筑结构的重要形式。在不同环境下科学合理、有效和切实地设计高层混凝土剪力墙结构是整个建筑行业着重研究的重点。对钢筋混凝土结构设计的不断优化，一方面可确保设计方案的可行性与实际操作性偏差值小，另一方面材料的集约利用而有效实现资源的节约、生态环境的保护，促进自然健康生活。

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