高層建筑中剪力墻結構的設計要點分析

覃小紅 黃滿華 劉莉莎

[摘要]近年來，隨著建筑領域的飛速發展，高層建筑結構越來越多的被現代年輕人所接受。高層建筑不僅能夠很好緩解我國土地資源緊張的情況，也能適應我國人口日益增長的需求。剪力墻結構設計作為高層建筑結構設計的重要組成成分，極強的專業性是必然要求。因此，設計出滿足人們生活需要的建筑是建筑行業工作者的最終目標。本文就高層建筑中剪力墻結構的設計進行要點分析。

[關鍵詞]高層建筑；剪力墻；結構設計

文章編號：2095 -4085（2018）02 - 0018 - 02

在城市化進程不斷加劇的今天，城市人口不斷增多，城市用地尤其是建筑用地越來越少，高層建筑能更好的緩解這一問題。在高層建筑工程中，建筑結構的設計尤為重要，它對于提高建筑結構整體的實用性和持久性有著很大影響。其中，剪力墻結構在大型和中型的建筑結構中應用最為廣泛，且在提高建筑物整體質量方面具有獨一無二的作用。

1 剪力墻結構概述

剪力墻結構是建筑物結構中的一種表現形式，尤其在高層建筑的建設過程中，具有功能性強和價值廣泛等多種優勢。剪力墻結構在防止強風攻擊和抵抗地震方面功能顯著，所以又被人們稱為防風墻和抗震墻。盡管剪力墻結構在高層建筑中應用廣泛，但并不是所有墻體都適合該結構。當需要運用較多的剪力墻結構時，常常需要設計一些筒體，來共同抵抗水平方向上的切力。在進行抗震設計時，墻體所承受的第一振型底部地震傾覆力距應小于建筑結構總底部地震傾覆力矩的50%。

2 常用類型及設計原則

2.1 高層建筑剪力墻的分類

（1）整截墻面。剪力墻根據開洞的總體面積分類，對于不開洞或者是洞口面積不大于墻體總面積的16%則稱為整截墻面。它的受力狀態就像豎直方向上的懸臂梁，正應力在其截面上呈現直線分布的狀態，在沿著墻肢的高度方向上彎矩既不發生突變也不發生反彎，變形曲線以彎曲型為主。

（2）整體小開口墻。整體小開口墻指洞口沿著豎直方向按列布置，各列墻肢和連梁的剛度較為均勻，洞口面積為大于墻體總面積16%的小面積開混洞墻體。它的受力性能可以按照結構整體的懸臂來考慮，加上墻肢的局部彎矩，水平荷載作用所產生的彎矩主要由墻體自身的軸力來承擔，其本身彎矩較小，彎矩圖會有突變，但大體不發生彎轉，正應力在其截面也呈直線分布，變形曲線也以彎曲型為主。

（3）連肢墻。連肢墻是指洞口沿豎直方向成列分布，洞口的面積超過了總面積的16%，但連梁的剛度卻遠遠小于墻肢剛度的墻體。其中，開有一列較大的洞口的剪力墻稱為雙肢墻，開有多列洞口的被稱為多肢墻。連梁對于墻肢在一定程度上具有約束作用，墻肢彎矩圖有突變發生，并伴有反彎點的存在，墻肢的局部彎矩比較大，此時正應力在其截面不再按照直線分布規律，變形曲線仍以彎曲型為主。

（4）壁式框架。壁式框架是指墻壁洞口的面積較大，連梁與墻肢的剛度基本一致的墻體。它的受力特點是彎矩圖不但在樓層的地方有突變，而且在大部分樓層中都會出現反彎點，其變形曲線不是彎曲型而是以剪切型為主。

2.2 剪力墻結構的設計原則

在對剪力墻的結構進行設計時，應該嚴格按照墻肢截面的高度和它的厚度的比值來判斷結構的類型，按照柱形或雙向受壓構件的特點來進行設計。設計作品要在達到剛度的基礎上確保具有一定的變形彎曲能力和雙向延伸能力。剪力墻通常需要承受來自多方面的負荷力和壓力，既要承受水平方向上的剪切力和彎矩，又要承受建筑物自身豎直方向上的壓力。它在這些力共同的荷載狀態下工作，要求設計者在對剪力墻進行設計時必須要考慮其彎曲性和延展性，只有這樣才能提高建筑物的抗震能力，并且較小脆性對建筑物造成的危害。另外，在設計剪力墻的過程中要注意不能與平面外進行搭接，如果一點要搭接，則必須采取一定的措施，來確保剪力墻自身的平面安全。

3 高層建筑剪力墻結構設計的要點

3.1 高層建筑剪力墻結構設計要點有剪力墻的連梁要點

高層建筑中剪力墻結構設計的重點就是連梁的超筋處理，它的剪切變形是最為敏感的，對于建筑物整體的實用性和堅固性至關重要，必須引起設計者的高度重視。因此，連梁超筋是剪力墻結構設計中最為重要的一點。

（1）剪力墻的特點之一就是能夠抵抗地震，因此，在剪力墻中的連梁剪力和剪力墻中連梁的彎矩都必須要做到可以隨時進行塑性調幅。

（2）剪力墻連梁的要點是要盡可能有效合理的減少剪力墻連梁的截面高度。

（3）剪力墻連梁的要點是當剪力墻對連梁的破壞達到其承受的豎向荷載沒有什么明顯影響的時候，則可以在當大震作用時，此剪力墻連梁可以不需要一起進行工作，將此剪力墻連梁按照獨立的墻肢對其進行第二次多遇地震作用的結構分層分析，其中墻肢應該按照兩次計算所得的較大內力進行配筋的合理有效的計算。

3.2 高層建筑剪力墻結構設計要點與剪力墻的定位

高層建筑剪力墻結構設計和定位的科學性、合理性都對建筑的整體質量有很大影響，如果需要保證施工的可行性和質量，那么剪力墻的定位必須按照其它方向或者是沿著主軸方向進行剪力墻的雙向布置。剪力墻的特點之一便是抗震，因此對于剪力墻的結構必須要具有高度可靠性，施工工作必須嚴格控制，保證工程的質量，盡可能避免單向的剪力墻結構。下面我們就來探討下剪力墻定位的要點。

（1）針對弧形的平面和圓形的平面，以及正多邊形的平面，用沿徑向的方向為定位方向，進行環向性的設計。

（2）針對Y形的平面和三角形的平面這兩種平面的設計，則應該按照沿其它三個軸線的方向進行合理的設計。

（3）針對一般的平面，例如T形的平面和L形的平面，以及矩形的平面等一般平面的設計，要沿著兩條軸線的方向進行合理的設計。

3.3 高層建筑剪力墻結構設計要點對墻肢的處理

（1）高層建筑剪力墻結構設計剪力墻墻肢處理中開計算洞的要點。所謂的開計算}同是指在進行高層建筑剪力墻結構設計的計算時沒有洞，當開始進行施工的時候，仍然還是混凝土墻。當剪力墻墻肢進行開計算洞的計算時，可以有效加強其它剪力墻的小墻肢的配筋能力。這種開計算洞的方法一般是用在地下室的外墻中。

（2）開施工洞。開施工洞是指在對高層建筑剪力墻結構進行施工的時候，在墻上留下的洞，然后在完成工時的時候再把其填充完整，最后把長的墻肢分成短的墻肢。

4 結語

總之，高層建筑剪力墻結構承載力強、抗震性能好。科學合理的進行剪力墻結構設計有利于提升建筑質量，很大程度上縮減工程造價。當前剪力墻結構在高層建筑中應用廣泛，對剪力墻結構進行研究，對高層建筑設計的發展具有重要意義。

參考文獻：

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