高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構設計分析

章濤 井征博

青島雍達筑城建筑設計有限公司 山東青島 266000

隨著時代的發展，人們對建筑的使用提出了更高的要求，高層建筑本身也在建筑工程中發揮著越來越重要的作用，能夠在很大程度上代表一個城市的形象。隨著時代的不斷發展，大家也對建筑的數量和質量提出了更高的要求。如果將鋼筋混凝土剪力墻結構有效地運用于高層建筑的建設過程中，那么自然也就能夠提高建筑的穩定性，并有效地保證建筑本身的安全性。文章結合實際的情況，就高層建筑內部鋼筋混凝土剪力墻結構的設計進行分析。

1 剪力墻結構的受力情況

剪力墻的結構本身是由一系列的縱向剪力墻、橫向剪力墻和樓蓋所共同組成的一類空間結構，這樣一類剪力墻結構本身也是廣大建筑中最常見的結構形式。由于縱向和橫向的剪力墻在使用的平面內部都會表現出較強的剛度，所以在水平的方向也會承受較小的移動。從實際使用的情況來看，剪力墻本身的抗震和抗風的性能都較強，對承載力的要求也較高。所以，這種技術一般應用于高層建筑的建造中[1]。

2 完善高層住宅鋼筋混凝土剪力墻設計的要求

在高層建筑中運用剪力墻時，剪力墻自身的重量將會超過一半的比例，剪力墻周邊構件的用鋼量將會占據到一半左右。從現有的統計數據來看，一般抗震強度為7級的剪力墻結構較為常用。剪力墻的結構本身將會關系到住宅的經濟性和居民住宅的安全性，因此，在設計高層住宅剪力墻的過程中，尤其需要注意以下幾個方面的內容：（1）通過優化剪力墻來盡可能地減少剪力墻存在的數量；（2）在設計墻肢的過程中，也需要盡可能地減少邊緣結構的數量；（3）只有通過有效地優化才能使整個結構達到最滿意的效果。

3 層住宅鋼筋混凝土剪力墻設計標準

3.1 水平荷載在剪力墻設計時具有重大意義

高層建筑不同結構和自身的自重、荷載產生的軸力和彎矩大小有直接的關系，且和樓房的高度呈正比[2]。對于同一個高層建筑而言，自重和其他豎向等荷載基本都是呈現一定的比值，其反應出來的數值都會和本身的結構特性有很大的關系，甚至會在使用的過程中產生較大幅度的變化。

3.2 出現較大的軸向變形

在廣大高層建筑建設的過程中，豎向的自重將會產生較大的載荷，如果不對其進行合理控制的話，將會使得其在使用的過程中產生巨大的軸向變形，進而對連續的梁彎矩產生較大的影響。另外，在使用的過程中也會對不同構件的側移產生很大的影響，最終使得整體結構變得更加不安全。

3.3 造成高層剪力墻結構內部側移的原因

在水平荷載的條件下，隨著建筑高度的不斷增加，不同建筑將會在使用的過程中產生不同程度的位移[3]。所以，在水平荷載的作用下，尤其應該將側移控制在規定的范圍內。

3.4 結構延性在高層建筑結構的設計中具有關鍵性的意義

在地震的環境下，高層建筑將會在使用的過程中產生更大的變形。因此，為了能夠讓建筑進入到塑性階段之后有更強的變形能力，從而使得建筑不會因此倒塌。所以，在必要時必須采用一定的構造措施，使建筑本身有足夠的延性。

4 具體案例研究

（1）項目研究。某項目為24層的高層建筑，建筑的高度為81.5m。整個建筑1-3層為商業用房，第4層作為設備的夾層，其余樓層用作酒店。整個高層建筑抗震設計的強度為7度，為Ⅱ類場地。（2）主體結構構造整個建筑一共有24層，高度被控制在81.6m左右。另外，也可以采用雙向澆筑的鋼筋混凝土框架剪力墻結構來進行建造。這樣一類雙向混凝土框架剪力墻結構往往能夠在最大限度上滿足建筑使用的功能。整體建筑都被勻稱地布置在落地兩側。建筑橫向高度和寬度的比為4∶27。整個采用剪力墻結構進行抗震，建筑本身也有很好的承受重力和載荷的功能。其他穩定的節點也能有效地滿足使用要求[4]。

5 研究高層建筑的剪力墻結構

5.1 框架方面

當發生地震時，由框架和剪力墻兩個部分來共同承擔地震對房屋的傾覆力，如果框架承擔的部分大于傾斜力矩的50%以上時，說明大部分的框架已經在建造的過程中居于主體的地位，尤其應該在之后加強其抗震能力。如果按照純框架的要求來確定抗震的等級和軸比，則可以通過純框架規定的限制來有效地實現。另外，也可以取框架結構和剪力墻結構之間的值來有效地設定高度和寬度的比，當框架部分承擔的百分比接近于0時，尤其應該讓剪力墻結構的內部設置合適的高度和寬度比；如果框架部分承擔的百分比已經接近于100%時，則應該取接近于高度和寬度的比值。

5.2 框架剪力墻內部總剪力的改變

框架剪力墻內部的抗剪剛度較小，所以，如果一旦發生地震，剪力墻應該承擔因為地震而引發的總剪力。正因為框架柱只能承擔很小的一部分，所以其地震作用所產生的內力也應該很小。如果僅將框架作為抗震的第二道防線，那么未免顯得過于單薄。只有規定讓所有的框架承擔的地震剪力都不應該小于一定的值，才能夠更好地增強其抗震能力。最后，一定要在所有樓層的剪力系數最小的背景下才能夠調整框架剪力系數。

6 結語

文章結合實際的案例提出了高層建筑本身的特殊性，并對高層建筑的主體結構選型、框架結構和框架剪力墻內部的總剪力進行調整。從實際的結果來看，采用可靠的剪力墻結構設計方法確實能夠提高其抗震性能和經濟性能。