高層建筑剪力墻結構優化設計分析

劉少紅（濟南德潤房地產開發有限公司，山東　濟南　250101）

高層建筑剪力墻結構優化設計分析

劉少紅
（濟南德潤房地產開發有限公司，山東濟南250101）

本文對高層建筑剪力墻結構設計進行分析和探究，并根據設計的特性提出針對性和可行性較高的建議和意見。

高層；建筑；剪力墻；結構；設計

在眾多的建筑墻體結構設計方式中，剪力墻結構是當前建筑工程中常采用的一個設計方式，它能夠通過具有較高牢固性和凝固性的混凝土和鋼筋對建筑底層進行設計并且對建筑上層完成一個多層砌體結構。在整個建立強結構中，對上層的多層砌體結構設計施工時期關鍵設計和施工環節，也是整個建筑結構設計中的重點所在。

一、高層建筑剪力墻的特點以及分類

剪力墻根據是不是開洞以及開洞的大小可以分為以下幾個類型。

1實體墻。所謂實體墻就是指沒有開洞或者開洞的面積小于整個墻體面積的15%。其受力的特點是就像一個懸臂墻。它的彎矩圖既沒有突變，也沒有反彎點，整個墻體的變形是以彎曲型為主。

2整體的小開口剪力墻。這主要是指開孔的面積雖然大于整個墻體面積的15%，但是仍然屬于小面積開孔的墻體，其受力的特點就是彎矩圖在連接梁的地方發生突變，在高度上沒有反彎點，或者是僅僅在個別的樓層才有反彎點。

3雙脂肢或者多肢剪力墻。所謂的雙肢或者多肢剪力墻主要是說開洞比較大的或者洞口成列布置的墻體。它的受力特點是和整體的小開口的剪力墻相類似的。

4壁式框架。壁式框架是指洞口的尺寸相對比較大，而連接梁線的剛度和墻肢線的剛度比較接近的墻體。其受力特點是彎矩圖在樓層的地方放生突變，而且在大多數的樓層中都會出現反彎點。

二、剪力墻結構設計的基本原則

1構件設計要嚴格遵守肢長和厚度的比值。由于剪力墻的高度和寬度尺寸都有著很大的不同，因此，要據幾何特征和受力形態來計算肢長和厚度的比值，據結果實施按柱設計或者是按雙向受壓構件設計。

2既要滿足剛度要求又要具有很強的變形性能和延性。此結構的墻體會承擔來自建筑多方向的壓力，剪力墻結構若想有效而綜合處理這些個方向壓力就必須采用延性彎曲型剪力墻結構，這樣能夠有效綜合各方壓力，從而提高墻體的剛性和抗震性能。

3剪力墻在設計時候要盡量避免平面外搭接，實在避免不了時應按規范采取相應措施，以保證剪力墻平面外安全。

4墻的設計計算是考慮水平和豎向作用下進行結構整體分析，求得內力后按偏壓或偏拉進行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗算。當受較大集中荷載作用時再增加對局部受壓承載力驗算。

三、高層建筑剪力墻結構優化設計

1剪力墻的具體結構的設置。高層建筑在應用剪力墻結構進行設計時必須考慮建筑的空間能力，要雙向設計剪力墻，利用墻體的鏈接來完善高層建筑的空間結構，特別是地震高發區，更要注重剪力墻結構的雙向設計，而且要注意控制兩個方向剪力墻的剛度中心位置和墻體的具體數值保持一致，這樣能夠保證雙向墻體之間的受力均衡，這樣能夠降低扭轉效應帶來的影響。高層建筑剪力墻結構在設計時要注意降低墻體的抗側剛度，從而提高墻體的自振周期，具體設計時可通過降低墻體縱橫方向的厚度大小來實現抗側剛度的降低，或者可以通過降低墻面數量，增寬墻體間距來實現減輕墻體自重，降低墻體抗側剛度的目的。另外，為了提高剪力墻的結構安全性，在進行設計時，要根據樓層面積的大小來采取鉸接或半剛接式的結構，這種墻面結構能夠增阿吉墻體的安全性能。

2剪力墻結構的厚度。對于剪力墻的厚度，相關抗震建筑規定有著較為明確的數據規定，因此，高層建筑剪力墻結構在設計時必須嚴格按照這些數據規定進行。例如5～15層的剪力墻結構，一般墻肢在重力荷載代表值作用下軸壓比都＜0.2，電算結果墻體往往只需要構造配筋，但只因底部功能要求3.9m層高，墻厚就得240mm，若業主要求室內視野開闊，不設外縱墻，橫墻朝外端頭不允許帶翼墻或端柱時，當層高3＞5～4.2m時，則墻厚需要320mm～350mm，顯然不合理。故像這樣的特殊情況的高層建筑應該通過采用概念設計分析，控制墻肢軸壓比，進行墻體截面條件、強度和穩定性驗算并在構造上適當加強暗柱或配筋，確保整體的連結從而減小墻的厚度。

3墻體配筋率的設計。建筑墻體結構的配筋率是關乎墻體質量以及整個建筑結構設計合理性的關鍵所在，在進行墻體設計工作時，必須明確配筋率取值范圍。建筑的抗震要求決定了其結構必須具備一定的延性，而這也要求了建筑墻體配筋率要達到最低要求標準。在進行建筑剪力墻結構配筋率設計時，要嚴格按照相關規定以及工程結構需求進行設計，而且要保證配筋率的設計滿足建筑結構其他部分的設計需求。

4剪力墻設計的管理。首先，必須對剪力墻設計圖紙質量進行進行嚴格的勘察和仔細的監督檢測，只有在在確定設計質量后，才能決定是否將其投入墻體施工中。而若想做好對剪力墻設計的監督和檢測工作，就必須完善相應的管理制度，例如對建筑設計的監督制度、檢測制度以及對建筑設計人員的獎懲制度等，并對建筑結構設計方案的經濟性進行考察。其次，剪力墻結構設計人員的專業水平將直接決定整個墻體設計方案的科學性、經濟性以及其可行性。所以，在雇傭設計人員之前必須對建筑設計人員的專業水平進行嚴格的考察和檢測，要提高雇傭建筑設計人員的門檻，加強對專業素質和思想道德的考察。另外，對于已經雇傭和正在工作中的建筑設計人員，也要對其專業素質進行積極的培訓。而且，還要加強對建筑設計人員的培訓工作，提高他們的專業素質，除了相應的專業知識的培訓外，還需要對其進行思想道德素質的培訓，在他們心中樹立質量意識和危機意識，提高他們對現在崗位職責的重視度。最后，在進行剪力墻結構設計時，要嚴格遵守國家法律的相關規定進行，保證其結構設計滿足專業的技術規范要求，積極吸取外國的先進經驗并結合我國墻體結構設計的實際情況來進行設計任務。另外，還需要從管理制度、人員規范方面對其進行治理，要保證管理制度切實可行，保證剪力墻結構設計的規范制度化，避免缺乏專業素質的設計人員參與設計。最后，要注重對剪力墻結構設計安全性的檢查，對安全性不滿足要求的設計環節要及時上報并進行更改。

結語

綜上所述，建筑企業若想在未來的建筑行業競爭中獲取更多的主動權，就必須加強對建筑結構設計的重視。高層建筑剪力墻結構設計對整個高層建筑項目的施工質量保證具有關鍵性作用，必須重視對設計技術的研究和不斷探索。

[1]苗強.高層建筑剪力墻結構的特性分析[J].科技傳播，2010（19）.

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