淺析高層建筑混凝土剪力墻結構設計

張婷婷 李孟芩 陳 鍇 付偉超

（西南科技大學城市學院， 四川 綿陽 621010）

0 引言

隨著當今時代信息化、網絡化的發展，現代高層建筑混凝土剪力墻結構的設計也向著多元化的方向邁進，人們對于高層建筑結構的設計也提出了更高層次的要求。只有加大混凝土剪力墻結構設計的質量和效果，使其更具有穩定性和可行性，才能滿足當今社會發展的需要。

1 高層建筑混凝土剪力墻結構設計的根本原則

1.1 厚度原則

通常情況下剪力墻的厚度與其高度和寬度比起來要小一些，從外形上看，近似于一個柱形體，但并不是真正的柱體。厚度原則主要表現在剪力墻肢長與厚度之間的比值，如果比值在3 到5 之間，那么就被稱為異形柱，在進行剪力墻結構的設計時，需要按照雙向受壓構件進行設計；如果比值小于3 或者等于3 的話，就可以按照柱體來進行設計。

1.2 剪力墻的特點

高層建筑混凝土剪力墻在同一個平面內，它的剛度和荷載分布會比較大，但如果不在同一個平面內，則會小很多。因此在進行剪力墻結構設計時，不宜在平面外進行搭接，如果在實際工程中避免不了這種情況的話，那么就需要采取相應的解決措施，以保證剪力墻的安全性。

1.3 延伸性

墻體本身屬于平面構件，在進行剪力墻結構設計時，需要注意它的延伸性。剪力墻在高層建筑中除了承受平面作用內彎矩和水平剪力之外，還需要承受一定的豎向壓力，也就是說，高層建筑混凝土剪力墻處于復雜受力狀態，所以除了要滿足構件所需要的剛度之外，更要保證其非彈性變形下的延性，以提高其安全性和穩定性。

2 高層建筑混凝土剪力墻結構設計要點和難點

2.1 剪力墻結構設計要點

（1）水平荷載作用

高層建筑設計中，水平荷載占據非常重要的內容，在剪力墻設計中更是發揮著巨大的、不可忽視的作用。高層建筑水平荷載較大，容易引起較大的側向變形，結構的穩定性與整個剪力墻的結構設計有著直接的關系，所以需要引起工程人員高度的關注和重視。

（2）軸向變形

高層建筑設計中，剪力墻自身的重量將會作為軸向壓力作用于剪力墻上。軸向壓力的作用下，墻體會出現軸向變形，軸向變形的存在使得剪力墻產生附加內力，進一步加大變形，進而對連續梁產生影響，增大其內力和變形。因此在進行剪力墻結構設計時需進行科學合理的處理，避免其在使用過程中產生過大的軸向變形，以避免對結構安全性產生影響。

（3）結構側移

高層建筑不同于普通的多層建筑，它在水平荷載的作用下，會隨著建筑物高度的增加而產生不同程度的結構側移，內力作用下產生結構變形，所以在進行高層建筑混凝土剪力墻結構設計時，務必要將側移的設計指標控制在合理的范圍內，設計時則增加其延性設計，保證結構在水平力作用下的穩定性，提高高層建筑的安全性。

2.2 剪力墻結構設計難點

在我國經濟高速發展，高層建筑越來越多的社會形勢下，混凝土剪力墻結構已經得到廣泛的應用和推廣，歸功于剪力墻結構體系具有較大的抗側剛度，可以在很大程度上提高建筑物的適用高度。但同樣，混凝土剪力墻結構的設計也是高層建筑的一大難點，結構設計上不僅要考慮建筑物的使用功能、結構的整體性能，同時混凝土剪力墻的施工技術相對來說比較復雜，既要注重其專業性，更要從施工成本及可行性出發，進行綜合的分析與研究，這樣才能達到技術上可行，經濟上合理的目的。

隨著人們對建筑質量要求的不斷提高，混凝土剪力墻結構設計還要考慮到各種偶然荷載，諸如地震作用等，這就需要對剪力墻結構體系的受力、抗側剛度等內容多角度進行計算和分析，以找到更加科學、合理、經濟、實用的方案，實現建筑物整體結構的穩定性，保護人們的生命和財產安全。

3 高層建筑混凝土剪力墻結構設計的應用方法及策略研究

3.1 剪力墻結構設計定位的科學性和合理性

提高高層建筑混凝土剪力墻結構設計的科學性和合理性，就等于在保證整個建筑物的安全性和穩定性，因此要從設計全局出發，對剪力墻的結構布置進行全方位的考慮，保證其側向有足夠的剛度。設計中可以考慮沿主軸方向進行雙向布置以提高其剛度，還要保證質心與剛心的一致性，對結構扭矩進行相應的控制。對剪力墻肢截面進行設計時，要以簡潔性為原則。另外，剪力墻的門窗設計也非常重要，既要保證其整齊性，提高洞口設計的適宜性。墻肢與連梁、內收與外挑距離以及墻肢的剛度等，都是在剪力墻結構設計中不可忽視的，必須要保證整體結構的規則化處理。

3.2 墻肢結構設計處理

在高層建筑中，剪力墻設計往往會比較長，這時人們首先會想到的是要保證它的延性，避免在剪切過程中墻體遭到損傷；而剪力墻肢較短時，最多也只會出現一些裂縫，不會影響其整體質量和安全。剪力墻在實際的施工過程中，需要根據使用要求對長墻肢進行相應處理，比如說，可以對其進行開洞，然后再砌筑填充墻，讓長墻肢變成短墻肢，這樣就可以有效的避免因為地震或其它作用而對整個墻體造成破壞。

3.3 剪力墻配筋設計

為了保證高層建筑混凝土剪力墻的安全性和穩定性，在進行建設和施工時會對剪力墻進行合理的配筋，這就需要結構設計人員根據剪力墻的承重性計算配筋率，既要達到安全、穩定的原則，更要避免材料的浪費，設計過程中需按照最小配筋率進行剪力墻結構的配筋。比如，在剪力墻設計選擇雙向鋼筋網片時，保護層厚度控制在30mm 內即可，避免不必要的資源浪費，節約施工成本。而且還要根據高層建筑的整體布置，提高剪力墻抗彎強度，保證建筑物的受力性能。

3.4 剪力墻連梁設計

在高層建筑混凝土剪力墻的結構設計中，連梁超筋的處理是非常關鍵和重要的，通常情況下，出現連梁超筋問題都是在高層建筑的三分之一高度，尤其是剪力墻的墻體較長時，就會出現位移。如果墻段墻肢的截面高度存在著差異性，也會在墻肢部分出現這種問題，所以一定要保證剪力墻連梁尺寸的一致性，并對連梁的剪力及彎矩進行及時的調整和科學的控制，以提高其整體的規范性和安全性。

4 結束語

總而言之，在當前建筑業突飛猛進的時代背景下，高層建筑混凝土剪力墻結構設計及應用越來越廣泛，只有進一步提高其設計及施工過程的科學性和合理性，將剪力墻的優勢充分發揮出來，才能保證整個高層建筑的安全性和穩定性，推動建筑業的健康發展。