淺談高層建筑剪力墻結構特點及設計

（河北 邯鄲 056000）

一、高層建筑結構設計特點與剪力墻結構特點分析

（一）高層建筑結構的設計主要有以下幾個方面的特點

第一，剪力墻結構的設計主要是針具水平荷載而進行的，水平荷載成為了決定性的因素。原因是剪力墻結構因為豎向荷載力（包括重力等）引起的彎矩與軸力大小是與建筑高度的一次方成正比例的關系，而水平荷載引起的傾覆力矩以及在豎向構件中出現的軸力大小是與建筑高度的兩次方成正比例關系；且對一般建筑而言，豎向荷載（包括自重等）的值基本上都是固定不變，而水平荷載主要有風荷載與地震作用等，其數值是可以變化的，并且隨著結構動力特性的改變而改變。

第二，在自動等豎向荷載作用下軸向變形比較大。高層建筑豎向荷載比較大，容易使柱出現較大的軸向變形，從而影響到主梁的玩具。此外，還會對構件的位移以及剪力造成一定程度的影響，最終影響建筑結構設計的安全性。

第三，側移的控制是建筑結構設計的重要內容。建筑結構的位移與建筑高度成正比，高度越高唯一越大，從而影響到工程建筑的安全性，這就要求，在對建筑結構進行設計時應注意將在水平荷載作用下結構位移量控制在規定限度以內。

第四，結構延性是建筑結構設計進行的關鍵指標。在地震作用下，高層建筑與較低樓房建筑相比，出現的變形量會更大一些。為了確保高層建筑結構在通過塑性變形階段后仍然具備較大的變形能力，以防倒塌現象發生，因此，應采取有效的處理辦法，是高層建筑結構具備充足的延性。

（二）剪力墻結構特點分析

現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，除了承受樓板傳來的豎向荷載外，還承受風荷載和水平地震作用。剪力墻結構的抗側剛度大，在水平力作用下的側移較小，承載力較大，且整體性能較好。通過合理設計，能夠加強剪力墻的抗震性能，并增加剪力墻的延性。由于剪力墻承載能力大，側向變形小，其具有一定的延性，在地震中均表現出不俗的抗震性能。但是剪力墻的間距一般較小，平面布置尚不夠靈活，建筑空間也受到了一定的限制。對于商住一體的高層建筑，商用部分可采用框支梁、框支柱來進行轉換，擴大商用的建筑空間。

二、高層剪力墻結構設計要點

（一）剪力墻結構的合理布設

在對剪力墻結構進行合理布設時首先要注意以下幾點：

1.剪力墻應沿主軸方向雙向均勻的進行布設，采用兩個方向抗側剛度接近為宜，不宜采用單向的方式進行布設。盡量使得剛度中心與質量中心靠近，減小地震造成的扭轉。若無法避免，則最好在剪力墻的相應部位設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時，應計算暗柱配筋；

2.剪力墻結構的抗側力剛度和承載力均較大，為充分利用剪力墻的這一特征，減輕結構重量，增大剪力墻結構的可利用空間，墻不宜布置太密，以便使結構具備適宜的側向剛度。

3.在結構布置過程中，應避免布置墻肢長度過長（≥8m）的墻體。當有少量墻肢長度大于8m時，計算中，樓層剪力主要由這些大的墻肢承受，其他小的墻肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震時，大墻肢容易遭受破壞，而小的墻肢又無足夠配筋，整個結構容易被各個擊破，這是極不利的。所以，對于大的剪力墻墻肢，應采用留置結構洞口（洞口連梁宜采用約束彎矩較小的弱連梁），把長墻肢分解成合理的墻肢長度，調整其剛度。

4.剪力墻的門窗洞口宜上下對其，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。當無法上下對其，成列布置時，應按有限元方法仔細計算分析，并在洞口周邊采取加強措施。

（二）剪力墻厚度的確定

剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規則，建立阿強的豎向剛度應均勻，其門窗口最好成列布置，上下對齊，形成較為明顯的連梁和墻肢，避免出現使墻肢剛度相差懸殊的洞口設置。在抗震結構設計師，一、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位最好不要采用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。《高層建筑混凝土結構技術規程》中對剪力墻的截面尺寸有具體的規定“按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應小于200mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/20，且不應小于160mm；按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20，且不應小于160mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/25，且不應小于180mm”。

（三）剪力墻結構構件延性設計

要使剪力墻具有延性，就要控制塑性鉸在某個恰當的部位出現；在塑性鉸區域防止過早出現剪切破壞（即強剪弱彎設計），并防止過早出現錨固破壞（強錨固）；在塑性鉸區域改善抗彎及抗剪鋼筋構造，控制斜裂縫開展，充分發揮彎曲作用下抗拉鋼筋的延性作用。剪力墻的塑性鉸通常出現在底截面，因此，剪力墻底部應設置加強區，加強范圍不宜小于H/8(H為剪力墻總高)，也不小于底層層高。

（四）剪力墻墻體配筋

一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。鋼筋滿足設計計算及規范建議的最小配筋率即可。剪力墻的加強區域10@200，非加強區域8@200雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墻體配筋大多受到水壓力、土壓力產生的側壓力控制，因此需要另行計算和配置，地下部分的墻體由于簡化計算經常有豎向筋控制，在這種情況下為增大計算墻體的有效高度，可以經地下部分墻體的水平筋放置在內側，豎向筋放置在外側。