简述高层建筑剪力墙结构设计相关要点

廖秀茹

【摘要】文章通过结合工程实践经验以及相关规范要求，对剪力墙结构关键问题进行了探讨，总结出对于在实际工程中剪力墙结构布置的合理性要点。同时通过结合工程实例，总结出剪力墙结构相关的技术要点，从工程实践效果上进一步探讨所采取设计措施的可行性，为同行提供参考。

【关键词】高层建筑；剪力墙；结构设计；讨论

1剪力墙结构的基本含义

1.1剪力墙结构的定义

剪力墙结构的定义为：①剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的钢筋混凝土墙；②高层建筑结构不应采用全部剪力墙的剪力墙结构；③剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。

1.2剪力墙结构的必要条件

抗震设计时，墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

1.3剪力墙结构的下限

当墙较少时，如墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，设计师可以灵活掌握。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。

2高层建筑剪力墙设计原则

高层建筑剪力墙设计应该遵循设计原则，笔者根据多年的实际工作经验总结为：剪力墙连梁超限原则、楼层之间最小系数原则、楼层之间最大位移和层高比原则。

2.1剪力墙连梁超限原则

剪力墙连梁超限原则指的是剪力墙连梁在设计的时候跨高比值应该高于2.5，保证墙体的弯矩和剪力值在设计规定范围之内。《高规》中指出当剪力墙的跨高比大于5的时候，应该按照框架梁的结构进行设计。实际设计施工过程中按照规定进行能够取得良好的效果。

2.2楼层之间最小剪力系数原则

尽量减少剪力墙体的布置，能够有效的减轻墙体自身的重量，对于地震有着较强的抵抗能力。合理调整楼层之间的最小剪力系数能够最大限度提高建筑结构的倾向刚度，减少工程投资。

2.3楼层之间最大位移和层高比原则

楼层层高约层间的最大位移比指的是建筑物在地震作用下能够产生的最大弹性层间位移比值。实际工程中剪切墙的抵抗能力是由构件组成的，如果构件过多可能会引起建筑结构扭曲变形。所以设计的时候应该尽量减少构件数量，尽可能提高建筑物抵抗外界干扰的能力。

3高层建筑剪力墙结构设计要点

3.1工程实例

某高层住宅建筑整体建筑面积58351m2，包括32层塔式建筑和18层板式建筑，基础形式采用桩筏基础，结构形式为框架-剪力墙。在建筑中，地下1层为停车场，地上3层为店铺和商场，4层以上则为住宅。

3.2剪力墙结构的合理布设

在对剪力墙结构进行合理布设时首先要注意以下几点：

（1）剪力墙应沿主轴方向双向均匀的进行布设，采用两个方向抗侧刚度接近为宜，不宜采用单向的方式进行布设。尽量使得刚度中心与质量中心靠近，减小地震造成的扭转。若无法避免，则最好在剪力墙的相应部位设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋。

（2）剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力均较大，为充分利用剪力墙的这一特征，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，以便使结构具备适宜的侧向刚度。

（3）在结构布置过程中，应避免布置墙肢长度过长（≥8m）的墙体。当有少量墙肢长度大于8m时，计算中，楼层剪力主要由这些大的墙肢承受，其他小的墙肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震时，大墙肢容易遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，整个结构容易被各个击破，这是极不利的。所以，对于大的剪力墙墙肢，应采用留置结构洞口（洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁），把长墙肢分解成合理的墙肢长度，调整其刚度。

（4）剪力墙的门窗洞口宜上下对其，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。当无法上下对其，成列布置时，应按有限元方法仔细计算分析，并在洞口周边采取加强措施。

3.3剪力墙厚度的确定

剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则，建立阿强的竖向刚度应均匀，其门窗口最好成列布置，上下对齐，形成较为明显的连梁和墙肢，避免出现使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。在抗震结构设计师，一、三级抗震等级的剪力墙底部加强部位最好不要采用错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸有具体的规定，按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加強部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180mm。

3.4剪力墙结构构件延性设计

要使剪力墙具有延性，就要控制塑性铰在某个恰当的部位出现；在塑性铰区域防止过早出现剪切破坏（即强剪弱弯设计），并防止过早出现锚固破坏（强锚固）；在塑性铰区域改善抗弯及抗剪钢筋构造，控制斜裂缝开展，充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用。剪力墙的塑性铰通常出现在底截面，因此，剪力墙底部应设置加强区，加强范围不宜小于H/8（H为剪力墙总高），也不小于底层层高。当剪力墙高度超过150m时，其底部加强部位的范围可取墙肢总高度的1/10。

3.5剪力墙墙体配筋

一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。钢筋满足设计计算及规范建议的最小配筋率即可。剪力墙的加强区域10@200，非加强区域8@200双层双向即可。双排钢筋之间采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墙体配筋大多受到水压力、土压力产生的侧压力控制，因此需要另行计算和配置，地下部分的墙体由于简化计算经常有竖向筋控制，在这种情况下为增大计算墙体的有效高度，可以经地下部分墙体的水平筋放置在内侧，竖向筋放置在外侧。

3.6高层建筑剪力墙结构参数的控制

剪力墙的抗震结构设计跟其中的各个参数设计有着直接的关系，因此，提高高层建筑剪力墙结构的设计，必须要考虑到结构各个参数的控制，要保证参数之间设计的合理性。主要包括位移比、侧向刚度比、周期比、刚重比、层间的位移角等参数。本节主要对剪力墙结构位移比的设计要点进行分析。位移比是高层建筑剪力墙结构设计中的本楼层平均值、水平位移、层间位移之间的比值。通过对自身结构布置的不规则性的限值方式，可以有效防止建筑剪力墙结构出现偏心力过大的现象，使得剪力墙的结构能达到扭转的效果。另外，要对位移比的限制因素搞清楚，避免在设计中出现参数设计误差，位移比限制是将高层建筑剪力墙结构的刚性楼板作为确定的基础参数，在此过程中，要将对建筑剪力墙结构引起的偏心力影响进行充分的考虑，需要保证高层建筑物剪力墙结构设计中的竖向构件位移比的参数要低于1.2，避免受到偏心力的影响而使得高层建筑剪力墙整体结构的抗震性能降低。

4结语

随着我国经济的不断发展，使得高层建筑不断涌现，而剪力墙结构设计在高层建筑中的应用越来越广泛。本文主要针对于高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点进行了分析，通过本文的探讨，我们了解到，在进行高层建筑剪力墙设计的时候，应该结合高层建筑的实际特点进行设计，这样有助于提高设计的质量，促进高层建筑竣工后的良好使用。

参考文献：

[1]李金石.高层建筑剪力墙结构设计的探讨[J].科学之友.2011（14）.

[2]吴湛宇.浅析短肢剪力墙结构及异形柱结构的设计[J].科技风.2010.