高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析

刘晓云

（广州名阳建筑设计有限公司东莞分公司，广东东莞 523000）

0 引言

由于中国建筑设计水平的不断提高，我国的可用能源正在减少。因此，建筑设计师在设计建筑物时需要充分考虑节能减排的概念[1]。通过增加高层建筑物墙壁结构的设计抗剪强度，墙壁结构的抗剪强度增加，从而增加了建筑物的稳定性。另外，剪力墙施工可以降低施工成本，满足人们的需求。基于这种摩天大楼结构，经常使用剪力墙结构来确保摩天大楼的质量。

1 浅析剪力墙的定义与特点

1.1 剪力墙的定义

用剪力墙结构代替框架结构不仅可以提高建筑物的承载能力，而且可以提高钢筋混凝土结构的控制强度和水平强度。剪力墙设计主要基于墙体设计和连接梁设计,它不仅具有很高的刚性，而且具有高度的完整性和承载能力,这是积极推广剪力墙结构的主要原因。在高层建筑中，整体式剪力墙技术的使用使隔断墙和承重墙有机地结合在一起，这也可以降低建筑成本。

1.2 剪力墙的优缺点

1.2.1优点

剪力墙结构设计和建筑结构设计的结合，不仅减少了建筑中使用的钢材数量，而且在降低建筑成本方面也起着重要的作用。剪力墙结构的高性能和刚性可以承受重负荷，尤其是水平承载力[2]。将偏置墙结构整合到高层建筑结构中可以使承重墙和高层建筑内的隔墙有效组合，这对于建筑结构的美观和安全至关重要。

1.2.2缺点

剪力墙设计对于摩天大楼的建造具有许多优点，但在实际使用中也有缺点。在摩天大楼的框架中使用墙壁结构会增加整个建筑物的重量。增加建筑成本，并降低抗震性能。合理使用剪力墙结构可以减少钢筋的数量，但对建筑结构的延展性有一定影响。由于剪力墙的承载能力受到一定程度的限制，不能充分利用剪力墙的数值，剪力墙的刚度可以有效地支撑横向变形，但在实际使用中必须整体提高。高层建筑结构的刚性又增加了建筑成本。

2 剪力墙结构设计的基本要求

在建筑物中，剪力墙结构主要承受水平和垂直载荷以及重力。在设计剪力墙时，不仅要求安全和合理，而且还必须考虑其经济方面。设计还必须考虑各种位移的限制，还必须考虑横向力抑制元件在其组件中的作用。横墙的竖向设计还必须满足相关法规对位移极限值的要求，并且可以尽可能减少其数量，同时又不影响主振动力。

2.1 调整楼层剪力系数

设计剪力墙时，应尽可能减少其构件的布置，最佳设计方案是将剪力结构大跨度放置，以使剪力结构达到最佳状态。同时，平板之间的剪力系数应较小，但不应超出相关标准规定的范围。短侧壁的地震倾覆力矩与整个结构的地震倾覆力之比，底部不得超过0.25。这不仅减轻了结构本身的重量，还减少了地震造成的破坏。

2.2 调整楼层间位移与层高

在计算代码中指定的楼层之间的最大位移时，如果建筑物所在的区域发生更多的地震，则在计算总的结构弯曲应变和弯曲应变时可以计算出地板的标准值。作为主要建筑物，必须考虑扭转变形[3]。楼层之间的剪切和扭转变形是摩天大楼的重要元素。结构的剪切变形主要由垂直分量的数量决定。在实际开发中，仍然很难找到许多组件。同时，必须加强组件的合理布局。如果布局不切实际且变形，则很难保持地板之间的偏移。因此，与摩天大楼相比，不可能仅根据楼层之间的位移来确定垂直单元的刚度，但是有必要尽可能抑制扭转变形。

2.3 调整剪力墙结构

如果连续跨度与剪力墙结构的高度之比过低，则弯矩和剪力将过高，超过相关规范的限制，跨度与高度之比通常至少为2.5。根据相关法规要求，如果跨度与高度之比小于5，则无法减小实心梁的大小。通过选择合适的跨度与高度之比，可以有效避免过度的剪切力矩和弯曲力矩。这对于结构设计是有效的，并且通过仔细地应用上述方法，可以在一定程度上降低建筑成本。在设计带有移位的墙结构时，不仅要遵守相关标准，而且还必须加强对其他因素的考虑。建筑物的外墙和表面应尽可能均匀，剪力墙结构应位于房屋中央，以确保房屋的整体抗扭强度。

3 剪力墙结构的设计要点

3.1 剪力墙暗柱钢筋的设计

在根据相关建筑规范设计阶梯式墙结构时，必须添加端柱和隐藏柱。端柱和埋入式柱的设计可以减少地震和剪切力，墙的抗拉强度是提高剪力墙稳定性的坚实基础。相关规则表明，在设计第一、第二和第三层墙的结构时，隐藏的立柱和末端立柱应安装。在剪力墙结构中安装隐藏的支柱和端部支柱需要一些地震能量。由于剪力墙的边缘元件具有很高的抗拉强度，可以有效地改善建筑物的稳定性。

3.2 剪力墙结构的设计

在设计剪力墙时，明智地和标准化地使用钢筋混凝土可以在许多方向（特别是在水平方向）上增加剪力墙的承载能力。因此，在设计偏心墙结构时，有必要以确保其合理性的方式对其进行定位，以满足高层建筑的需求。同时，必须准确地找到建筑物本身的弯曲，然后布置其布局[4]。另外，为了使剪力墙结构的设计标准化，必须充分考虑建筑物的垂直结构和承重能力，以增加建筑物结构的抗震性并防止扭曲水平或者地震造成的影响。

（1）选择短剪力墙结构时，保持严格的方法很重要。这主要是因为短抗震墙结构抗震性能差，无法稳定地支撑整个建筑结构。选择时有许多因素要考虑，除了建筑设计的灵活性，还应完全减少结构的总重量。

（2）建筑物的结构不得有小的独立的墙壁突出物。在建筑设计中具有单独的小墙会使结构复杂化。因此，在建筑设计中，有必要使用多个开口的组合以合理地布置建筑物的剪力墙。这避免了使用单独的壁并降低了施工复杂性。最后，必须确保侧壁的整体刚性。如果在施工过程中侧壁刚度过高，可以有效缩短施工时间，但地震力会增加，建筑物中的能耗会增加，经济效益也会增加。另外，地震力的增加将破坏建筑物墙之间的抗剪强度和连接梁的过度加固以达到抗剪强度标准，从而增加了断面设计的复杂度。因此，在控制横墙的整体刚度时，必须遵守位移极限的标准。

（3）剪力墙结构的刚度是影响施工周期和抗震性能的直接因素。因此，在计划剪力墙的结构时，必须首先考虑刚性。这样可以保证施工进度，并提高结构的抗震性能，以获得更大的经济效益。另外，在控制剪力墙的刚度时，必须遵守建筑标准，以确保过度加固的连接梁和建筑墙体的末端具有较高的抗剪强度，从而降低了设计建筑断面的复杂度。

3.3 剪力墙结构参数的设计

由于高层建筑的承载力相对特殊，在设计剪力墙结构时必须有效地控制每个参数，以确保高层建筑中的每个载荷都在合理范围内。在设计结构参数时，必须对位移，横向刚度，周期等比率进行科学，标准化的计算，并将其值控制在标准范围内，以确保高层建筑不会因剪力墙而不适当地设计发生偏心力或扭曲.在设计结构参数时，必须限制剪力墙本身的不平整度，并将其控制在合理的范围内。在实际设计高层建筑的剪力墙结构时，必须将剪力墙的结构参数控制在适当的范围内。

3.4 剪力墙的连梁设计

连接梁是将横墙连接到建筑结构的主要结构。其两端连接到横向壁。由于横向壁本身具有一定的刚度，它在连接梁结构中产生一定的内力。为了有效减小需要计算剪力墙结构中的内力，最常用的施加方法是减小刚度，但在实际应用中，必须控制特定的减小值[5]。地震和风将在连接梁上施加很大的内力，这将影响连接梁的性能。因此，在正常情况下，采用增加剪力墙的宽度或在连接梁结构中水平接缝开口的方法来减小连接梁结构中的内力，从而减少对连接梁结构的破坏。通过各种应力，从而增加了高层建筑的建筑结构稳定性。

4 结语

由于近年来我国建筑业的快速发展，它对剪力墙结构的发展产生了积极的影响。随着人们对高层建筑的需求增加，用于各种目的的建筑物中出现了大量的高层建筑，这些建筑物可以在一定程度上有效地利用土地面积并满足当前社会经济发展的需求。在高层建筑中使用墙板可以有效地体现其良好的效益。它不仅可以满足建筑物的最基本功能，它还可以满足人们日益增长的个人需求，工程和经济需求以及耐用性需求。通过应用剪力墙结构设计技术，还可以有效地确保建筑物的质量并降低建筑项目的制造成本。在当今的摩天大楼中，剪力墙结构至关重要。在高层建筑设计中使用剪力墙结构为建筑物的整体结构开辟了新的可能性，从而提高了抗震性能和承重能力。加强高层建筑剪力墙的研究可以提高剪力墙结构的设计质量，从而满足公众的需求，确保高层建筑的安全。