高層建筑剪力墻結構設計分析

曹志萌

（江西五方建筑設計有限公司 江西贛州 341000）

引言

隨著城市人口的越來越多，同時人們經濟生活的提升，人們更加注重對其實際的生活品質的關注，城市居民對商品房的需求越來越大，而城市土地面積是有限的，導致各地房地產市場均向高空化方向發展，剪力墻結構體系具有優良的抗側能力及良好的經濟指標，同時空間布置上也能很好的滿足居民居住功能要求，是優良的建筑結構形式，成為高層建筑中最主要的結構形式。

1 剪力墻結構的基本概述

1.1 剪力墻結構概念

剪力墻結構又被稱為抗風墻、抗震墻或者結構墻，是一種剪力墻體，它實際厚度較小，但建設規模較大，主要采用鋼筋混凝土板來代替傳統框架中的梁柱，承載外界的各種壓力，自身所具備的承受能力較高，與柱子的受力程度不相上下，并能夠控制結構的水平力。剪力墻結構是建筑物主要的支撐結構，不能被拆除或無法被輕易破壞，承受的壓力主要是外界風力或地震等自然災害引起的水平荷載，抵抗來自外界的破壞，在一定程度上提升建筑的穩定性和安全性。根據墻體開洞的情況，通常將剪力墻分為雙肢或多肢型剪力墻、壁式框架剪力墻等類型。

1.2 剪力墻結構的優點

剪力墻結構有穩定性高、經濟實惠、美觀大方三大優勢。穩定性高是指剪力墻結構擁有相對較大的剛度，承受力較高，能夠抵擋住來自外界的各種荷載，尤其是水平荷載，支撐效果良好。它的存在極大地提高了建筑物的穩定性，這也是剪力墻結構最為重要的作用。經濟實惠是指剪力墻結構采取混凝土澆筑的方式，減少了用鋼量，在很大程度上節省了成本投入。這一優勢對很多施工單位有較強的吸引力，這也是它能被廣泛應用得原因之一。隨著經濟的發展，人們越來越注重生活品質，對建筑不僅要求安全可靠，還要求美觀舒適。而剪力墻結構的出現則很好的滿足了人們的這一需求。剪力墻結構將建筑物內部的分隔墻與承重墻完美的結合在一起，尤其是隔斷墻的結構設計，在一定程度上增加了建筑物內部空間，不但增加了使用功能，而且美觀舒適。

2 剪力墻結構設計原則

（1）合理調整樓層位移與樓層高度之比的原則。因此，在剪力墻結構設計中，應根據層數、層高、層間最大位移等比例調整樓層高度，降低建筑物的變形量。

（2）合理調整剪力墻跨度和高度比原則。根據不同建筑性能進行合理調整，并根據不同跨高比進行合理設計，以保證剪力墻結構的良好性能。

（3）樓板間最小剪力系數原則。在建筑結構設計中，采用數字化手段來計算建筑受力，提高建筑物的抗震、抗側力和承載力，對剪力墻與地板間的剪力系數進行控制，有效降低建筑物本身的重量，進而降低施工難度和減少施工成本。

3 高層建筑剪力墻結構設計策略

3.1 確定剪力墻墻肢的長度

剪力墻的截面高度就是剪力墻墻肢的長度，墻肢的長度直接關系到墻體結構的穩定以及外觀是否協調。一般來說，剪力墻的墻肢長度在8m以內，在實際施工的過程中為了確保墻體結構的延展性，減少外力情況下對于墻體的損壞，可以將剪力墻的高度與寬度比例相差較大的地方進行彎曲設計。部分的建筑墻體在實際的施工過程當中由于墻體的長度跨度比較大，為了確保墻體高度與寬度比值在合理的范圍之內，可以采用墻體連續開洞的方式，將墻體間隔長度較小、均勻的、連續的剪力墻肢墻。墻體跨度較大的墻，在進行連續開洞時需要結合彎矩約束較小的連梁，通過這種建筑設計的應用可以有效的保證墻體結構的穩定。

3.2 規定剪力墻的具體厚度

國家在建筑設計中明確規定在進行剪力墻設計，剪力墻的界面尺寸必須符合建筑的抗震等級需求。剪力墻在進行抗震等級設計時，需要增強墻體底部的厚度，確保墻厚度滿足最低200mm的標準，對于墻體的其他部位也要滿足最低標準160mm的要求，而獨立的剪力墻在工程實施的過程中底部厚度要滿足最低標準180mm。

3.3 平面布置

根據剪力墻設計的原則及要點，在對剪力墻的平面布置時，要符合均勻對稱的要求，確保兩大中心即剛度中心和質量中心能夠重合，增強結構的穩定性。內在剪力墻和外在剪力墻要盡量拉直或者延伸，這樣可以避免一些不平衡力的出現。除此之外，在進行抗震結構設計時，最好對剪力墻進行雙向或者多向設置，以便于更大程度上發揮剪力墻的功能作用。同時，還要重視剪力墻結構抗側力剛度的設計。結合實際，根據相關的計算公式精確地算出抗側力剛度數值，避免抗側力剛度過大導致墻體的自身重力上升以及產生過大的震力，不僅增加建設的成本投入，還影響建筑的穩定性和可靠性。

3.4 連梁設計

剪力墻連接梁作為連接墻肢結構的重要構件，如果被過度加固、壓縮變形，對整個施工項目的整體質量控制效果影響很大。在剪力墻結構設計過程中，應適當調整剪力墻連接梁的高度，并根據工程實際情況，科學地設計整體高度，以避免因尺寸增大而導致連接梁變形。布雷姆。嚴格控制剪力墻結構塑性標準，適當調整抗震設計。通過對載荷的科學分析，在可控范圍內，結合不同的應力條件，進行相應的計算，從而選擇更科學的實施對策。

3.5 配筋設計

配筋設計需以剪力墻的厚度為依據，當墻體厚度大于0.7m時，應采用四排鋼筋，并設置主筋。在應力下應均勻排列成一行。當墻體厚度小于14cm時，應采用雙排鋼筋；當墻體厚度為40～70cm時，應采用三排鋼筋。在第一、二、三、四級抗震設計和非抗震設計中，剪力墻豎向配筋與水平配筋的配筋率應不小于0.20%，配筋直徑應不小于8mm，間距應不大于30cm。對某些框支剪力墻結構，配筋率應不小于0.3%，配筋直徑應不小于8mm，間距應不大于20cm，非抗震設計應不小于0.25%。

3.6 邊緣構件設計

剪力墻的邊緣構件可分為兩類：邊緣構件的構造和邊緣構件的約束。這兩部件的設計方法不同。合理設計邊部結構可以使剪力墻結構更加合理。受限邊緣構件主要為暗柱、端柱和翼壁。這些邊緣構件在磚混結構中起約束作用。當結構剛度較小時，在地震作用下，層與不動點之間的位移較大。此時，邊緣構件也會起到相當大的約束作用。因此，應適當增加暗柱和端柱等邊緣構件的截面尺寸和加固。受限邊緣構件沿墻肢方向的長度和箍筋的特征值應符合《高層建筑混凝土結構技術規程》和《建筑抗震設計規范》的要求。

4 結語

剪力墻結構在高層建筑結構設計發揮著重要作用，直接關系到建筑物整體穩定性、安全性和可靠性。由于其自身所具有的獨特優勢，在建筑行業內被廣泛應用。設計人員在設計剪力墻結構時，應結合建筑實際情況和設計要求，掌握剪力墻的設計要點，綜合考慮，及時處理好可能存在的問題和缺陷，在最大程度上發揮剪力墻作用，保證建筑物整體質量，進而推動我國建筑行業的進步與發展。