高層建筑結構特點與剪力墻設計探討

劉亮

摘 要：隨著改革開放的不斷發展和我國城市化進程的不斷推進，對于建筑行業的建設水平也有了新的標準，對于高層建筑的結構設計也有了更高的要求，剪力墻是高層建筑結構中重要的組成部分，良好的剪力墻結構設計對于提高整個高層建筑質量有著重要意義。本文將圍繞高層建筑結構特點，對剪力墻的設計展開分析探討。

關鍵詞：高層建筑;剪力墻結構;設計探討

前言：

關于剪力墻這個名詞的出現是在上世紀60年代，因為剪力墻結構特點能夠有效地減少移位、加大強度、承載各種內力效應、抗震效果也大大提升，因此，在高層建筑中得到了廣泛的應用，無論是對建筑人員還是建筑使用人員都提供了極大的便利，剪力墻結構也因此得到了社會各界的廣泛關注，在高層建筑中也不斷提高著自身的重要性和必要性。

1、高層建筑結構特點與剪力墻設計特點

1.1高層建筑的結構設計特點分析

隨著改革開放的不斷發展推進，為保護好人民群眾的生命財產安全，推動社會的和諧穩定發展，高層建筑要保質保量的穩步推進。關于高層建筑結構設計的特點中水平力是設計的主要因素，就目前來看絕大多數剪力墻的設計建造是采用以重力為核心的豎向荷載結構，雖然豎向荷載結構仍然在高層建筑結構設計中占據著一席之地，但是起著決定性作用的還是水平荷載，因為建筑本身的重量和樓層截面的使用荷載在豎向結構作用下會產生的軸力和彎距數據，對于高層建筑來說豎向荷載一般意義上都是一個定值，因此，要求剪力墻的各項數據都要統計計算的十分精確，才能保障整個建筑的質量。高層建筑隨著高度的增加、不同材料的應用、創新的建筑形式和結構體系的出現使得側向位移迅速增大，這使得對于結構中強度和抗側剛度有了極大的要求。對于高層剪力墻結構的設計，要在其經濟合理性、結構合理性、使用合理性上綜合考慮以取得最優效果。

1.2剪力墻結構特點分析

隨著近些年建筑行業的逐步興起，高層建筑物因其矗立在城市壞境中較為明顯，受到了社會各界人士的廣泛關注。剪力墻因其獨有的特性在建筑行業中被廣泛應用，對于剪力墻結構的計算方法是平面有限單元法，此種方法取得數據較為精確，同時適用于各種類型的剪力墻結構計算。通過合理的設計，能夠使得剪力墻的抗震性和延展性得到最大化的實現，通過相關數據的收集，在多次大地震中，對于剪力墻結構的破壞很小，可以說明剪力墻結構設計有著很好的抗震性能。但是，剪力墻結構也有著一些不足，比如說在建筑建設過程中，剪力墻的建造間距一般較小，平面布置過程中不能夠很靈活的變通，使得建筑空間的設計受到一定的限制。因此，對于高層建筑過程中使用剪力墻結構，可以采用框支柱等進行轉換，以擴大建筑空間的實用性。

2、高層建筑剪力墻的結構設計原則

對于剪力墻的設計布置上不能太過于集中，使得整個高層建筑結構要保持合適的側向剛度，不能過大也不能過小，剛度過大會加大剪力墻本身的重量，減少剪力墻的抗震性，使得建筑在地震過程中更容易發生墻體倒塌。剛度過小會使得剪力墻無法發揮其在高層建筑中本身的價值作用。在剪力墻設計建造過程中，最好采用沿著主軸方向、多向和雙向建造，以維持剪力墻的結構穩定，使不同方向的剪力墻連接在一起，減少了拉通力。剪力墻在數量分布上要適當、均勻，各個方向的側向剛度要近似，才能更好的發揮減震抗震作用。

對于加強剪力墻平面外的抗變形承載力和荷載剛度，可以在墻內設置建造一些暗柱、扶壁柱等構件，采用減少梁端彎矩的措施，來加強剪力墻的抗彎能力和截面承載能力，以提高高層建筑的質量和性能。剪力墻上的門窗或者洞口的設計數據一定要精準，不能偏差，上下一致，成行布置。才能保持好承重墻的承重能力，避免發生一系列影響建筑質量的問題。同時，在剪力墻布置建造過程中，要按照從下到上的順序連續的建造，以方便以后各個環節有序進行。

3、高層建筑剪力墻結構設計要點

3.1剪力墻的結構設計布置技巧

大多數剪力墻會沿著主軸方向進行設計建造，但是對于特殊的L型、Z型、T型等，就要采用沿兩個軸線或多個軸線設計布局。一定程度上避免單向設計建造的情況，內外剪力墻采取拉通對直的設計方法，為了提高剪力墻結構設計質量和提高剪力墻剛度，使兩者中心能夠重合，不會出現較大誤差。布置合適的剪力墻方案，提高空間利用率，增大建筑實用性。如若剪力墻之間距離過于稀疏，就會導致側向剛度過小，進而減少剪力墻的經濟實用性。再者，由于在剪力墻的建造過程中會出現洞口，高層建筑則受剪力墻洞口大小和數量的影響，因此，要盡量避免出現三個以上的洞口過于集中的出現在交叉墻附近，其中，剪力墻所涵蓋的門窗洞口的設計建造要上下對齊，在剪力墻中不能承載樓面的主梁。

3.2注重轉換層結構的設計

隨著高層建筑的逐步建立，關于高層建筑的創新形式和功能也多種多樣，其結構布局也隨之多樣化，這就需要在設計建造中設置一些轉換結構，以適應多樣化結構形式，對高層建筑的上下部分進行連接，特別是有些底部具有較大空間的高位轉換部分，在結構布置上要特別注意，可以選擇那些重量和高度都比較小的構件進行轉換，可利用水平力作用來檢查轉換層之間的位移角度是否合適。在設計布局之初，相關設計人員需要進行大量的計算，通過精準的數據，以便于得知其中哪一部分是薄弱的，然后通過內力分配的相關專業知識來具體分析，解決相應問題，對薄弱部分進行適當調整來完成轉換層結構的設計。

3.2加強剪力墻底部設計

對于整個剪力墻的建造布局來說，其底部設計對整個剪力墻的承載能力起著決定性的影響。剪力墻是高層建筑中特別重要的承重結構，為了滿足高層建筑承載的需求，就要加強剪力墻的底部設計，就目前來說，在建筑過程中為剪力墻增設底部加強墻能夠行之有效的增大剪力墻的承重能力，由于增添了加強墻，剪力墻各部分環節涉及復雜，所以對接下來一系列的剪力墻施工建造產生了一定影響，因此需要對各個環節優化配置，以加強剪力墻底部設計。

結語：

綜上所述，剪力墻的設計建造對于高層建筑來說有著很重大的作用，直接影響著整個建筑的質量，根據具體情況優化剪力墻的結構設計，可以在一定程度上提高高層建筑的經濟性、實用性、抗震性、可持續性，保障剪力墻的設計質量就是保障高層建筑的施工質量，對人民群眾的財產安全也發揮著積極作用，推動了國民經濟的發展，加快了城市化建造的步伐。

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