高層建筑結構設計中剪力墻結構的要點分析

劉曉云

（廣州名陽建筑設計有限公司東莞分公司，廣東東莞 523000）

0 引言

由于中國建筑設計水平的不斷提高，我國的可用能源正在減少。因此，建筑設計師在設計建筑物時需要充分考慮節能減排的概念[1]。通過增加高層建筑物墻壁結構的設計抗剪強度，墻壁結構的抗剪強度增加，從而增加了建筑物的穩定性。另外，剪力墻施工可以降低施工成本，滿足人們的需求。基于這種摩天大樓結構，經常使用剪力墻結構來確保摩天大樓的質量。

1 淺析剪力墻的定義與特點

1.1 剪力墻的定義

用剪力墻結構代替框架結構不僅可以提高建筑物的承載能力，而且可以提高鋼筋混凝土結構的控制強度和水平強度。剪力墻設計主要基于墻體設計和連接梁設計,它不僅具有很高的剛性，而且具有高度的完整性和承載能力,這是積極推廣剪力墻結構的主要原因。在高層建筑中，整體式剪力墻技術的使用使隔斷墻和承重墻有機地結合在一起，這也可以降低建筑成本。

1.2 剪力墻的優缺點

1.2.1優點

剪力墻結構設計和建筑結構設計的結合，不僅減少了建筑中使用的鋼材數量，而且在降低建筑成本方面也起著重要的作用。剪力墻結構的高性能和剛性可以承受重負荷，尤其是水平承載力[2]。將偏置墻結構整合到高層建筑結構中可以使承重墻和高層建筑內的隔墻有效組合，這對于建筑結構的美觀和安全至關重要。

1.2.2缺點

剪力墻設計對于摩天大樓的建造具有許多優點，但在實際使用中也有缺點。在摩天大樓的框架中使用墻壁結構會增加整個建筑物的重量。增加建筑成本，并降低抗震性能。合理使用剪力墻結構可以減少鋼筋的數量，但對建筑結構的延展性有一定影響。由于剪力墻的承載能力受到一定程度的限制，不能充分利用剪力墻的數值，剪力墻的剛度可以有效地支撐橫向變形，但在實際使用中必須整體提高。高層建筑結構的剛性又增加了建筑成本。

2 剪力墻結構設計的基本要求

在建筑物中，剪力墻結構主要承受水平和垂直載荷以及重力。在設計剪力墻時，不僅要求安全和合理，而且還必須考慮其經濟方面。設計還必須考慮各種位移的限制，還必須考慮橫向力抑制元件在其組件中的作用。橫墻的豎向設計還必須滿足相關法規對位移極限值的要求，并且可以盡可能減少其數量，同時又不影響主振動力。

2.1 調整樓層剪力系數

設計剪力墻時，應盡可能減少其構件的布置，最佳設計方案是將剪力結構大跨度放置，以使剪力結構達到最佳狀態。同時，平板之間的剪力系數應較小，但不應超出相關標準規定的范圍。短側壁的地震傾覆力矩與整個結構的地震傾覆力之比，底部不得超過0.25。這不僅減輕了結構本身的重量，還減少了地震造成的破壞。

2.2 調整樓層間位移與層高

在計算代碼中指定的樓層之間的最大位移時，如果建筑物所在的區域發生更多的地震，則在計算總的結構彎曲應變和彎曲應變時可以計算出地板的標準值。作為主要建筑物，必須考慮扭轉變形[3]。樓層之間的剪切和扭轉變形是摩天大樓的重要元素。結構的剪切變形主要由垂直分量的數量決定。在實際開發中，仍然很難找到許多組件。同時，必須加強組件的合理布局。如果布局不切實際且變形，則很難保持地板之間的偏移。因此，與摩天大樓相比，不可能僅根據樓層之間的位移來確定垂直單元的剛度，但是有必要盡可能抑制扭轉變形。

2.3 調整剪力墻結構

如果連續跨度與剪力墻結構的高度之比過低，則彎矩和剪力將過高，超過相關規范的限制，跨度與高度之比通常至少為2.5。根據相關法規要求，如果跨度與高度之比小于5，則無法減小實心梁的大小。通過選擇合適的跨度與高度之比，可以有效避免過度的剪切力矩和彎曲力矩。這對于結構設計是有效的，并且通過仔細地應用上述方法，可以在一定程度上降低建筑成本。在設計帶有移位的墻結構時，不僅要遵守相關標準，而且還必須加強對其他因素的考慮。建筑物的外墻和表面應盡可能均勻，剪力墻結構應位于房屋中央，以確保房屋的整體抗扭強度。

3 剪力墻結構的設計要點

3.1 剪力墻暗柱鋼筋的設計

在根據相關建筑規范設計階梯式墻結構時，必須添加端柱和隱藏柱。端柱和埋入式柱的設計可以減少地震和剪切力，墻的抗拉強度是提高剪力墻穩定性的堅實基礎。相關規則表明，在設計第一、第二和第三層墻的結構時，隱藏的立柱和末端立柱應安裝。在剪力墻結構中安裝隱藏的支柱和端部支柱需要一些地震能量。由于剪力墻的邊緣元件具有很高的抗拉強度，可以有效地改善建筑物的穩定性。

3.2 剪力墻結構的設計

在設計剪力墻時，明智地和標準化地使用鋼筋混凝土可以在許多方向（特別是在水平方向）上增加剪力墻的承載能力。因此，在設計偏心墻結構時，有必要以確保其合理性的方式對其進行定位，以滿足高層建筑的需求。同時，必須準確地找到建筑物本身的彎曲，然后布置其布局[4]。另外，為了使剪力墻結構的設計標準化，必須充分考慮建筑物的垂直結構和承重能力，以增加建筑物結構的抗震性并防止扭曲水平或者地震造成的影響。

（1）選擇短剪力墻結構時，保持嚴格的方法很重要。這主要是因為短抗震墻結構抗震性能差，無法穩定地支撐整個建筑結構。選擇時有許多因素要考慮，除了建筑設計的靈活性，還應完全減少結構的總重量。

（2）建筑物的結構不得有小的獨立的墻壁突出物。在建筑設計中具有單獨的小墻會使結構復雜化。因此，在建筑設計中，有必要使用多個開口的組合以合理地布置建筑物的剪力墻。這避免了使用單獨的壁并降低了施工復雜性。最后，必須確保側壁的整體剛性。如果在施工過程中側壁剛度過高，可以有效縮短施工時間，但地震力會增加，建筑物中的能耗會增加，經濟效益也會增加。另外，地震力的增加將破壞建筑物墻之間的抗剪強度和連接梁的過度加固以達到抗剪強度標準，從而增加了斷面設計的復雜度。因此，在控制橫墻的整體剛度時，必須遵守位移極限的標準。

（3）剪力墻結構的剛度是影響施工周期和抗震性能的直接因素。因此，在計劃剪力墻的結構時，必須首先考慮剛性。這樣可以保證施工進度，并提高結構的抗震性能，以獲得更大的經濟效益。另外，在控制剪力墻的剛度時，必須遵守建筑標準，以確保過度加固的連接梁和建筑墻體的末端具有較高的抗剪強度，從而降低了設計建筑斷面的復雜度。

3.3 剪力墻結構參數的設計

由于高層建筑的承載力相對特殊，在設計剪力墻結構時必須有效地控制每個參數，以確保高層建筑中的每個載荷都在合理范圍內。在設計結構參數時，必須對位移，橫向剛度，周期等比率進行科學，標準化的計算，并將其值控制在標準范圍內，以確保高層建筑不會因剪力墻而不適當地設計發生偏心力或扭曲.在設計結構參數時，必須限制剪力墻本身的不平整度，并將其控制在合理的范圍內。在實際設計高層建筑的剪力墻結構時，必須將剪力墻的結構參數控制在適當的范圍內。

3.4 剪力墻的連梁設計

連接梁是將橫墻連接到建筑結構的主要結構。其兩端連接到橫向壁。由于橫向壁本身具有一定的剛度，它在連接梁結構中產生一定的內力。為了有效減小需要計算剪力墻結構中的內力，最常用的施加方法是減小剛度，但在實際應用中，必須控制特定的減小值[5]。地震和風將在連接梁上施加很大的內力，這將影響連接梁的性能。因此，在正常情況下，采用增加剪力墻的寬度或在連接梁結構中水平接縫開口的方法來減小連接梁結構中的內力，從而減少對連接梁結構的破壞。通過各種應力，從而增加了高層建筑的建筑結構穩定性。

4 結語

由于近年來我國建筑業的快速發展，它對剪力墻結構的發展產生了積極的影響。隨著人們對高層建筑的需求增加，用于各種目的的建筑物中出現了大量的高層建筑，這些建筑物可以在一定程度上有效地利用土地面積并滿足當前社會經濟發展的需求。在高層建筑中使用墻板可以有效地體現其良好的效益。它不僅可以滿足建筑物的最基本功能，它還可以滿足人們日益增長的個人需求，工程和經濟需求以及耐用性需求。通過應用剪力墻結構設計技術，還可以有效地確保建筑物的質量并降低建筑項目的制造成本。在當今的摩天大樓中，剪力墻結構至關重要。在高層建筑設計中使用剪力墻結構為建筑物的整體結構開辟了新的可能性，從而提高了抗震性能和承重能力。加強高層建筑剪力墻的研究可以提高剪力墻結構的設計質量，從而滿足公眾的需求，確保高層建筑的安全。