曹佳瑩

摘 要：近年來，隨著人們對住宅，特別是高層住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結構的露梁露柱結構對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是逐步發(fā)展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅剪力墻結構型式。本文首先對高層建筑結構的設計特點和剪力墻結構特點進行了系統(tǒng)的闡述，最后就剪力墻結構設計的相關要點進行了詳細的分析與探討，以期對大家以后的工作起到一定的借鑒和指導作用。

關鍵詞：高層建筑；剪力墻結構設計；要點分析

引 言

隨著我國社會經濟的發(fā)展以及人們生活質量的提高，越來越多農村人口向城市聚集，使得城市人口越來越擁擠，這勢必會帶來住房緊張等各類問題，然而想要緩解城市人口以及住房壓力等問題就只能不斷擴大城市建設的同時新建高層建筑，從而擴大城市人口容納量，加快城市化進程。在高層建筑中，剪力墻結構因為其獨有的抗震性能好、抗側剛度大、側移較小的優(yōu)勢而被廣泛應用于其中，特別是高層剪力墻住宅。然而剪力墻結構設計過程中仍沒有一個明確的規(guī)定用以判斷剪力墻截面尺寸大小及其形狀、位置布置等合理與否情況，一般情況下都是根據工程師經驗來進行設計、判斷的。這就使得一些不合理設計問題容易出現(xiàn)，從而導致建筑結構安全性不足或造價增加等。

1 高層建筑結構設計特點和剪力墻結構特點分析

1.1 高層建筑結構設計特點

（1）水平荷載是結構設計時的決定性因素。這是因為結構由自重等豎向荷載產生的軸力和彎矩的大小，僅與樓房高度的一次方成正比；而結構由于水平荷載產生的傾覆力矩及在豎構件中產生的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；同時，對一建筑來說，自重等豎向荷載基本上是定值，而風荷載和地震作用等水平荷載，其數(shù)值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

（2）軸向變形不容忽視。因為在高層建筑中，自重等豎向荷載很大，能夠使柱產生較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產生較大的影響，對預制構件的下料長度產生影響，另外對構件的剪力和側移也會產生影響，易使結構設計不夠安全。

（3）側移是結構設計的關鍵因素。水平荷載下結構的側移變形隨著樓房高度的增加迅速增大，因此水平荷載作用下結構的側移應控制在規(guī)定限度之內。

（4）結構延性是重要設計指標。與較低樓房相比，高層建筑結構在地震作用下的變形更大一些。為了能讓結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，防止建筑倒塌，必須采取一定的構造措施，以保證結構具有足夠的延性。

1.2 剪力墻結構的特點

（1）承載能力和抗側力能力好。該結構體系能夠很好地承受豎向荷載和抵抗水平荷載，常用于高層住宅建筑。

（2）側向剛度大。該結構體系側向剛度大，水平荷載作用下側移小。

（3）建筑空間利用率高。由于剪力墻與樓板組成受力體系，建筑室內空間比梁柱結構簡潔和寬敞。同時，樓蓋一般為不設梁的平板，增加凈高，空間利用率高。

（4）該結構自重很大，能夠很好地吸收地震能量。

（5）該結構體系施工較麻煩，且造價也高。

2 剪力墻結構設計要點分析

2.1 剪力墻結構的合理布置

（1）剪力墻應沿主軸方向雙向均勻布置，宜使兩個方向抗側剛度接近，不宜采取單向的方式進行布設。盡量使得剛度中心與質量中心靠近，減小地震造成結構扭轉。

（2）在對剪力墻結構進行布設時，墻肢使用不宜選擇“一”字形的，帶翼緣的T型或L型等最為適宜。

（3）為減輕結構自重，加大建筑可用空間，剪力墻不宜布置太密使結構有合適的剛度，以滿足規(guī)范的側移限制為好。

（4）剪力墻豎向剛度要求勻稱，由下到上連續(xù)布置，可沿高度改變剪力墻厚度和混凝土強度等級。

（5）剪力墻上要布置洞口，應盡量布置成成排成列，能夠形成很明確的墻肢和連梁，使得應力分布比較規(guī)則，又與計算簡圖較為吻合，設計結果比較可靠。

2.2 剪力墻長度和厚度的選擇

為了使剪力墻結構具有足夠的延性，剪力墻墻肢長度一般不宜大于8m，這是因為細高的剪力墻（高寬比大于2）具有很好的延性，可以防止脆性的剪切破壞。當墻的長度大于8m或更長時，為了滿足延性要求，可通過開設洞口將長墻分成長度較短、較均勻的聯(lián)肢墻，洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁，使其可近似成獨立的墻段。

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》第7.2.2條規(guī)定了剪力墻的最小厚度，以保證剪力墻的剛度和穩(wěn)定性能。在短肢剪力墻結構中，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》中規(guī)定其抗震等級應采用比第7.2.2條中規(guī)定的抗震等級提高一級。如剪力墻住宅中，填充墻厚一般為200mm，相應的剪力墻厚也應取200mm。以保證剪力墻平面外有足夠的剛度，防止結構在偏心荷載下產生屈曲失穩(wěn)。

2.3 剪力墻結構中連梁的設計

剪力墻結構中，連接墻肢與墻肢的梁稱為連梁。在風荷載、地震作用等水平荷載作用下，墻肢發(fā)生彎曲變形破壞時的形態(tài)與連梁有很大的關系。因此，在設計剪力墻結構時，應重視連梁的設計，以減少剪力墻的破壞幾率。在剪力墻結構設計中應遵循強墻弱梁的原則，提高結構的延性。如在本工程中，在窗洞露面和窗臺之間部分使用輕質砌筑材料；在有飄窗時，在窗臺處再增加一根梁且在梁之間用輕質材料填充。

2.4 剪力墻結構中過渡層的設計

對于存在過渡層或者轉換層的剪力墻結構，比如底層框架剪力墻結構，其過渡層或者轉換層的剪力墻墻體在地震中需要提供的抗傾覆力矩和抗剪切力最大，且其受力也最不利。除此之外，由于在垂直均勻荷載的作用下，過渡層或者轉換層的剪力墻墻體處于拉剪或者壓剪的應力狀態(tài)，而一旦有橫向荷載作用時，過渡層或者轉換層的剪力墻墻體的橫向承載力及其抗裂性能都將相應地降低。根據試驗表明，在垂直和反復橫向荷載的作用下，過渡層或者轉換層的剪力墻墻體的橫向承載力大約會降低兩到三成。而如果按驗算一般墻體橫向承載力的方法，當其托梁的高跨比或者垂直荷載較小時，就將會過高地估計過渡層或者轉換層剪力墻的抗震承載力，從而降低結構抗震的安全可靠性。

2.5 剪力墻結構的計算和配筋

（1）剪力墻的墻身。剪力墻中包括的有豎向鋼筋和水平向鋼筋，在對其進行構造和計算時，要對其用量進行確定，主要對正截面中的抗彎承載力、斜截面中的抗剪承載力進行驗算。剪力墻中的鋼筋配置要求為：在一級、二級、三級的抗震設計中，豎向配筋率與水平配筋率不能低于0.25%；在四級、一級非抗震設計中，其配筋率不能低于0.2%。另外，剪力墻的豎向鋼筋與水平鋼筋之間的距離適宜在300mm左右，直徑不能低于8mm。

（2）連梁。剪力墻自身只有具備了一定的強度和剛度，才能夠保證墻體與連梁的協(xié)調工作。通常情況下，連梁具有提高剪力墻剛度、緊密連接墻肢的作用。因此，在對高層建筑結構整體進行計算的過程中，要相應的折減連梁的剛度。其折減值不能低于0.5，取值范圍適宜控制在0.5～1.0。如果在對折減剛度后，建筑結構的正截面受彎承載力、斜截面受剪承載力不足，那么可以通過降低連梁高度、減小整體剛度的方式，來減少地震帶來的影響。

3 結束語

總之，隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，剪力墻結構技術將會得到越來越廣泛的運用。因此，為了充分的將剪力墻結構技術的作用充分發(fā)揮出來，切實提高建筑物自身的抗震性能，就需要我們每一個設計者，本著精心設計的原則，考慮多方面因素，確定出合理的結構布置方案，最終確保建筑工程的安全性以及經濟性。

參考文獻

[1]張建勛.框架剪力墻結構的概念設計要點分析[J].建筑設計管理，2011，10（03）.

[2]鐘建興.關于高層住宅剪力墻結構設計的一些探討[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2010，16（26）.