高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点探析

甘仕伟

摘要：当前，随着人们对于居住建筑的需求增多，大量的高层建筑在各种用途的建筑中出现，这在一定程度上能够有效利用土地使用面积，符合当前社会经济发展的需求。对高层建筑中的剪力墙的应用更能有效的体现出其很好的优势。不但能够满足建筑最基本的使用功能，还能够对人们日益增长的个性化需求以及工程经济性需求和耐久性的要求都可以实现。剪力墙的结构设计技术的应用能够有效的确保建筑的质量，也能够降低建筑工程的生产成本。本文从剪力墙的基本含义及剪力墙结构设计的基本原则，对剪力墙的特点展开剖析，并深层面描述了高层建筑结构设计中剪力墙结构设计的关键点。

关键词：高层建筑;结构设计;剪力墙结构

引言：

高层建筑剪力墙结构的设计，为提高高层建筑的性能提供了良好的解决途径。对高层建筑剪力墙结构的设计优化，有助于加强高层建筑的建造质量，提高建筑整体的美观性，改善城镇居民的居住环境。因此，应根据剪力墙的基本原则并对优缺点进行分析，加强高层建筑剪力墙结构设计优化工作的进行。

一、剪力墙的基本含义

（一）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。

（二）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%。

（三）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。

二、剪力墙结构设计的基本原则

（一）调整楼层最小剪力系数方面的原则

在剪力墙设计时要尽量少使用构件，其中最佳的设计预案就是布置大开间的剪力构造，让其侧向刚度构造能达到最优的状态。同时，要确保楼层间的剪力系数最小，不得越出有关标准要求的范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩以及和整体总底部承受的地震倾覆力比一定不得超出1∶4，这样不但能缩减构造自身的重量，还能缩减地震所带来的损坏，可节省成本。

（二）调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则

我们可通过竖向构件的数目来得出构造的剪切变形量，可是在大量的项目实践中，大多数构件还是不过关的，所以要对构件实施科学的布置，一旦布置不科学，就会产生扭转变形，那么楼层间的移动也难以达标。所以，对于高层建筑来讲，不能仅用楼层间的移动来确定竖向构件的刚度，同时还要尽量的缩减扭转变形。

（三）调整剪力墙结构连续超限方面的原则

如果剪力墙构造有较小的连续跨高比，就会产生较大的弯矩与剪力，如此就会超出了有关标准限度，跨高比一般要大于2.5。遵照有关的标准，如果跨高比低于5时，不能折减连续梁，合理的选择跨高比可高效的防止剪力与弯矩过量。在构造设计中如果对上述内容进行有效合理的运用，在一定程度上就能缩减项目的资金投入。

三、剪力墙的特点

剪力墙是优良的抵抗能力荷载的墙。剪力墙因为可以有力抵抗横向荷载，由此在综合的墙面系统上有这样的时候特征：抗侧的刚度强，侧移差;室内的墙面很宽阔;系统的重力强，吸取地震的力量强;普通剪力墙墙肢的截面深度和厚度之比极大，在横向荷载影响下，往往抗剪的刚度产生控制能力，由此其耗能不好。因此我们多数将其采纳于较高层次（层数为二十以上）施工项目里，面对相对不大的墙面缺口，其大致上质量很不错，剪刀墙切面最大抗剪能力能够依据整个切面对抗曲折运算。此外，为了让室内整体简洁明了，将房梁和柱子都隐藏起来，保证其美观，并有利于室内家具的摆放，就使用了剪刀墙结构。不过也有不足，比如剪刀墙壁构造的抗侧刚度比较大，会造成比较大的地质影响，会造成上部构造与基本支出飙升;因为混凝土墙壁比例大，让建筑物质量增加，这亦会引起强烈地震作用，从而造成浪费;剪力墙体系中各墙肢轴压比平常低，使各墙肢的承载水平没有充分发展;剪力墙中墙体基本上都是构造配筋，配筋率普遍不高，所以降低了它的延展性。

四、高层建筑结构设计中剪力墙结构设计的关键点

（一）剪力墙结构的布置

在剪力墙结构中，其自身具备的水平地震作用力、竖向荷载力以及风荷载力主要运用钢筋混凝土剪力墙进行承担，因此，在布置剪力墙时，要能够达到建筑物自身的要求，找出结构自身的轴线，规则性的进行对称布置。在布置时，除了要对竖向承载构件进行考虑和布置外，还要对结构的对称性进行考虑，防止出现扭转效应。

（1）慎重选择短肢剪力墙结构：虽然使用短肢剪力墙结构，能够对建筑进行灵活的布置，减少建筑结构自身的重量，但是其自身具有的抗震性能不強，不能很好的保证建筑自身的安全。因此，在选择该结构时，要慎重考虑选择。

（2）不能出现独立的小墙肢：如果在建筑结构中出现独立墙肢，那么将会增加施工难度。在工程设计中，可以运用合并洞口、合理布置建筑剪力墙的方式，来消除独立墙肢，进而降低施工难度。

（二）高层建筑的剪力墙的抗震设计

高层建筑中，剪力墙是主要的抗震结构，因为剪力墙的水平方向的刚度比较大，所以特别容易满足小震作用下的结构，尤其是高层结构中的侧向位移的限制。但是，对于建筑物的刚度的大小，历来都有很多的争议。对于钢筋混凝土的剪力墙的结构，通过一些地震灾害的事实表明，刚度比较大的结构通常灾害要小一些。但是，结构刚度并不能没有限制的增加，因为在通常的情况下，建筑物的刚度如果越大，承受地震力的水平也会随着变大，那么工程的费用也就变高了，这里就需要掌握好一个尺度的问题。针对高层建筑，控制这个标准的要素主要有两个。

（1）控制结构上的水平位移：首先应该使结构的水平位移满足《高层建筑混凝土结构技术规程》中的有关结构水平的位移的限值的规定。

（2）控制地震力：在地震力的计算值比较小的情况下，有的时候也会出现结构的顶点位移满足要求的一些假像，所以，只有底部的剪力在合理的要求的范围内，对位移和内力以及配筋的情况做检查才有意义，规范规定的剪力墙的结构的底部的剪力系数的范围可以防止剪力过小。

（3）合理的控制剪力墙结构参数：为了保证高层建筑结构设计中剪力墙结构布置的合理性、恰当性以及科学性，就要对位移比、侧向刚度比、周期比等一些参数进行有效的控制。位移比通常是指高层建筑中，竖向构件本身的楼层的位移和水平位移与楼层平均值的比值。除此之外，还对剪力墙结构布置其自身的不规则性进行限值，这样能够有效的防止建筑出现偏心力，出现建筑扭转的现象。位移比限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的，高层建筑的竖向构件位移比一般是不能够超过1.2倍的。

结束语

总之，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。为了充分的将剪力墙结构技术的作用充分的发挥出来，切实提高建筑物自身的抗震性能，需要对剪力墙的基本含义、基本原则、特点展开剖析，对高层建筑结构设计中剪力墙结构设计的关键点进行分析，充分发挥剪力墙结构的作用，满足国民经济建设和人民生活的需要。

参考文献：

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