高层建筑剪力墙结构优化设计分析

刘少红（济南德润房地产开发有限公司，山东　济南　250101）

高层建筑剪力墙结构优化设计分析

刘少红
（济南德润房地产开发有限公司，山东济南250101）

本文对高层建筑剪力墙结构设计进行分析和探究，并根据设计的特性提出针对性和可行性较高的建议和意见。

高层；建筑；剪力墙；结构；设计

在众多的建筑墙体结构设计方式中，剪力墙结构是当前建筑工程中常采用的一个设计方式，它能够通过具有较高牢固性和凝固性的混凝土和钢筋对建筑底层进行设计并且对建筑上层完成一个多层砌体结构。在整个建立强结构中，对上层的多层砌体结构设计施工时期关键设计和施工环节，也是整个建筑结构设计中的重点所在。

一、高层建筑剪力墙的特点以及分类

剪力墙根据是不是开洞以及开洞的大小可以分为以下几个类型。

1实体墙。所谓实体墙就是指没有开洞或者开洞的面积小于整个墙体面积的15%。其受力的特点是就像一个悬臂墙。它的弯矩图既没有突变，也没有反弯点，整个墙体的变形是以弯曲型为主。

2整体的小开口剪力墙。这主要是指开孔的面积虽然大于整个墙体面积的15%，但是仍然属于小面积开孔的墙体，其受力的特点就是弯矩图在连接梁的地方发生突变，在高度上没有反弯点，或者是仅仅在个别的楼层才有反弯点。

3双脂肢或者多肢剪力墙。所谓的双肢或者多肢剪力墙主要是说开洞比较大的或者洞口成列布置的墙体。它的受力特点是和整体的小开口的剪力墙相类似的。

4壁式框架。壁式框架是指洞口的尺寸相对比较大，而连接梁线的刚度和墙肢线的刚度比较接近的墙体。其受力特点是弯矩图在楼层的地方放生突变，而且在大多数的楼层中都会出现反弯点。

二、剪力墙结构设计的基本原则

1构件设计要严格遵守肢长和厚度的比值。由于剪力墙的高度和宽度尺寸都有着很大的不同，因此，要据几何特征和受力形态来计算肢长和厚度的比值，据结果实施按柱设计或者是按双向受压构件设计。

2既要满足刚度要求又要具有很强的变形性能和延性。此结构的墙体会承担来自建筑多方向的压力，剪力墙结构若想有效而综合处理这些个方向压力就必须采用延性弯曲型剪力墙结构，这样能够有效综合各方压力，从而提高墙体的刚性和抗震性能。

3剪力墙在设计时候要尽量避免平面外搭接，实在避免不了时应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。

4墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。

三、高层建筑剪力墙结构优化设计

1剪力墙的具体结构的设置。高层建筑在应用剪力墙结构进行设计时必须考虑建筑的空间能力，要双向设计剪力墙，利用墙体的链接来完善高层建筑的空间结构，特别是地震高发区，更要注重剪力墙结构的双向设计，而且要注意控制两个方向剪力墙的刚度中心位置和墙体的具体数值保持一致，这样能够保证双向墙体之间的受力均衡，这样能够降低扭转效应带来的影响。高层建筑剪力墙结构在设计时要注意降低墙体的抗侧刚度，从而提高墙体的自振周期，具体设计时可通过降低墙体纵横方向的厚度大小来实现抗侧刚度的降低，或者可以通过降低墙面数量，增宽墙体间距来实现减轻墙体自重，降低墙体抗侧刚度的目的。另外，为了提高剪力墙的结构安全性，在进行设计时，要根据楼层面积的大小来采取铰接或半刚接式的结构，这种墙面结构能够增阿吉墙体的安全性能。

2剪力墙结构的厚度。对于剪力墙的厚度，相关抗震建筑规定有着较为明确的数据规定，因此，高层建筑剪力墙结构在设计时必须严格按照这些数据规定进行。例如5～15层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都＜0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋，但只因底部功能要求3.9m层高，墙厚就得240mm，若业主要求室内视野开阔，不设外纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或端柱时，当层高3＞5～4.2m时，则墙厚需要320mm～350mm，显然不合理。故像这样的特殊情况的高层建筑应该通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，确保整体的连结从而减小墙的厚度。

3墙体配筋率的设计。建筑墙体结构的配筋率是关乎墙体质量以及整个建筑结构设计合理性的关键所在，在进行墙体设计工作时，必须明确配筋率取值范围。建筑的抗震要求决定了其结构必须具备一定的延性，而这也要求了建筑墙体配筋率要达到最低要求标准。在进行建筑剪力墙结构配筋率设计时，要严格按照相关规定以及工程结构需求进行设计，而且要保证配筋率的设计满足建筑结构其他部分的设计需求。

4剪力墙设计的管理。首先，必须对剪力墙设计图纸质量进行进行严格的勘察和仔细的监督检测，只有在在确定设计质量后，才能决定是否将其投入墙体施工中。而若想做好对剪力墙设计的监督和检测工作，就必须完善相应的管理制度，例如对建筑设计的监督制度、检测制度以及对建筑设计人员的奖惩制度等，并对建筑结构设计方案的经济性进行考察。其次，剪力墙结构设计人员的专业水平将直接决定整个墙体设计方案的科学性、经济性以及其可行性。所以，在雇佣设计人员之前必须对建筑设计人员的专业水平进行严格的考察和检测，要提高雇佣建筑设计人员的门槛，加强对专业素质和思想道德的考察。另外，对于已经雇佣和正在工作中的建筑设计人员，也要对其专业素质进行积极的培训。而且，还要加强对建筑设计人员的培训工作，提高他们的专业素质，除了相应的专业知识的培训外，还需要对其进行思想道德素质的培训，在他们心中树立质量意识和危机意识，提高他们对现在岗位职责的重视度。最后，在进行剪力墙结构设计时，要严格遵守国家法律的相关规定进行，保证其结构设计满足专业的技术规范要求，积极吸取外国的先进经验并结合我国墙体结构设计的实际情况来进行设计任务。另外，还需要从管理制度、人员规范方面对其进行治理，要保证管理制度切实可行，保证剪力墙结构设计的规范制度化，避免缺乏专业素质的设计人员参与设计。最后，要注重对剪力墙结构设计安全性的检查，对安全性不满足要求的设计环节要及时上报并进行更改。

结语

综上所述，建筑企业若想在未来的建筑行业竞争中获取更多的主动权，就必须加强对建筑结构设计的重视。高层建筑剪力墙结构设计对整个高层建筑项目的施工质量保证具有关键性作用，必须重视对设计技术的研究和不断探索。

[1]苗强.高层建筑剪力墙结构的特性分析[J].科技传播，2010（19）.

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