高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構設計研究

石劍波

祁陽縣建設工程質量安全監督站 湖南 祁陽 426100

近幾年，我國城市得到了飛速發展，建筑工程也不斷向高層方向發展，在建筑工程設計過程中，為了滿足在抗震方面的需求，出現了許多新結構形式，剪力墻結構是其中最為常見的一種，并且也得到了廣泛應用。在高層建筑中對鋼筋混凝土剪力強結構進行應用，能夠提高墻體的抗震性，并且能夠避免建筑工程室內出現梁柱，確保了建筑工程的美觀性，以及應用的方便性。由此可見，加強高層建筑混凝土剪力墻結構設計分析意義重大。

1 工程概況

汀蘭華府三期 6#、7#、10#棟工程位于祁陽縣祁陽大道與沿江路交匯處，是由湖南新華京師大房地產開發有限公司投資興建的商住樓。總建筑面積約64000平方米，其中6#棟17170.08平方米，地上20層，地下1層；7#棟18869.24平方米，地上22層，地下1層；10#棟15438.09平方米，地上18層，地下1層。 地下室：13195.36平方米。建筑工程的混凝土現澆結構如表1所示。

表1 建筑工程的混凝土現澆結構

工程中的外墻、樓電梯間墻、分戶墻采用MU5.0頁巖多孔磚，M5.0混合砂漿砌筑，戶內隔、剪刀梯中隔墻、管道井墻采用A3.5加氣混凝土砌塊，M5.0專用砂漿砌筑。整個工程采用的為鋼筋混凝土剪力墻結構，抗震設防等級6度。在對該工程情況進行詳細分析的基礎下，對高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構設計進行了詳細分析。

2 設計高層建筑剪力墻結構原則

通常來說，剪力墻的厚度都較小，而其高和寬的比例尺都較大，在是應用過程中，受力形態該趨近與一個柱體。但是，從實際情況來看，其與柱體還存在一定差別，主要體現在剪力墻肢的實際長度與厚度比值，如果在建筑中，比值未超過3，在實際設計期間，則可以依據柱體進行，若比值處于3-5之間，在實際設計時，則可以依據異性柱進行，應當依據雙向受壓構件進行設計[1]。剪力墻允許高厚比如表1所示。

表1 剪力墻允許高厚比

（2）剪力墻在具體應用過程中的實際特點如下：同一平面內，荷載力和剛度兩者都較大，而平面外的剛度和荷載兩者都較小。由此可見，在剪力墻具體設計過程中，接搭不應當在平面外進行，如果因為條件限制，無法避免時，應當依據相關規定，采取具有針對性的措施，從而確保剪力墻平面外的安全性能夠達到相應的要求標準。

（3）設計剪力墻結構設計期間，墻屬于一個平面構件，在承受著沿著平面作用的水平剪力和彎矩之外，還應當承擔豎直方向的壓力[2]。因此，在多力結合狀態的基礎下，除了在滿足剛度的具體要求外，還要滿足非彈性變形下的延性，確保建筑剪力墻結構的性能能夠滿足建筑工程的具體需求。

（4）在設計墻體過程中，要對水平和豎向作用的結構整體內力進行科學計算，在得到相應內力后，依據偏拉或偏壓進行斜截面受剪荷載力，以及正截面荷載力內容的計算，并且要對計算結果進行合理應用。

3 優化高層混凝土剪力墻結構方案

3.1 連梁設計

剪力墻連梁是一件能耗構件，其在具體應用過程中，若遭受到剪切破壞，勢必會對建筑物的防震抗震造成較為嚴重的不良影響，并且會對結構在具體應用期間的延性造成一定程度影響。因此，在剪力墻結構設計過程中，應當加強對連梁具體強剪弱彎計算，確保在彎曲破壞之前，連梁不會發生剪切破壞。在具體作業過程中，不得人為加大連梁縱筋，避免連梁的無法達到連梁強剪弱彎的具體要求標準[3]。與此同時，也不得不考慮其他因素，盲目的增加箍筋，若沒有滿足連梁結構的具體控制條件，只是一味地增加箍筋率，在箍筋還未產生相應的作用前，就會發生剪切破壞。而則計算連梁截面的抗剪性時，針對跨比超過2.5的連梁，在實際處理過程中，應當將剪力設計值與增大系數相乘，獲取到最終的數值。

3.2 處理長墻肢

延展性是高層建筑剪力墻結構必須具備的影響性能，尤其是針對具有細高形狀剪力墻，該類型的剪力墻在高層建筑中應用，一方面具有不錯的延性，另一方面也具有不錯的彎曲破壞性能，進而能夠避免脆性剪切破壞情況的發生。但是，在通過對高層建筑進行分析可以發現，在長墻肢情況下，為了滿足每個壁的每個截面的高度與寬度兩者的比值大小超過2，在實際處理上可以通過開洞的方式處理，因此分割長墻體，最終形成一段段，并且均勻的小墻段。除此之外，如果墻體的截面過小時，因為彎曲原因引起的裂縫寬度相對較小，這也就可以使箍筋對剪力墻的加固效果得到充分發揮，從而提高剪力墻的性能，使其能夠滿足建筑工的具體需求，提升建筑的性能。

3.3 混凝土剪力墻鋼含量的科學設計

混凝土剪力墻結構在實際應用期間，不僅具有鋼結構抗震性能好、重量輕的優點，同時還具有混凝土結構的防火性能好、剛度大的優點，這也使該結構在高層建筑中得到了廣泛應用與快速發展。針對一般住宅建筑來說，混凝土剪力墻鋼用鋼情況如下：

多層砌體住宅：鋼筋30kg/m2。

多層框架：鋼筋38-42kg/m2。

11-12層：鋼筋50-52kg/m2。

高層建筑在具體建設過程中，應當依據建筑的具體類型情況，合理設計規范，以及實際經濟情況，在確保建筑的安全性能夠滿足應用需求的基礎上進行合理設計，只有這樣的設計才能滿足人們對建筑工的應用需求，從而為人們提供一個良好的居住環境。

4 結束語

近幾年，我國建筑行業得到了快速發展，其也不斷向高層方向發展，在此背景下，剪力墻結構的應用也變得更加廣泛。在高層建筑建設過程中，應當將剪力墻結構的優勢得到充分發揮，從而使建筑的抗震性和安全性。在高層建筑中的剪力墻結構設計時，應當充分結合實際情況進行適當優化，確保設計方案的合理性與可行性，同時也達到節約能源，保護環境的效果，最終促進建筑行業的健康發展。