高層剪力墻結構設計幾點認識

黃錫俊

重慶基準方中建筑設計有限公司 重慶 400039

1 判定剪力墻結構是否為高層結構

根據《高規2.1.1》條‘10層及10層以上或房屋高度的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他高層民用建筑。’判別建筑是否屬于高層建筑。注意重慶地區結構高度應從結構嵌固點算起至房屋主要屋面高度，不包括凸出屋面的電梯機房、水箱、構架等高度。因為高層與多層在規范要求上有部分是不一樣的（比如：整體指標的計算、抗震構造措施的變化等等）。所以在方案初期我們應明確所設計剪力墻結構到底是多層結構還是高層剪力墻結構[1]。

2 確定剪力墻結構體系

我們利用建筑專業給定的墻體，布置鋼筋混凝土墻（即剪力墻），《抗規》稱為抗震墻，《高規》稱為剪力墻、也稱之為鋼筋混凝土墻。

剪力墻結構體系：剪力墻和由于剪力墻開洞而形成的連梁組成的結構。連梁是指兩端與剪力墻在平面內相連的梁。一般在風荷載和地震荷載的作用下，連梁的內力往往很大。同時連梁也是第一道防線，能夠很好地起到耗能的作用。連梁跨高比一般不小于5，《高規7.1.2》建議宜大于6。連梁越柔，協調變形的能力越強，延性越好。高層剪力墻結構中，要保證連梁是延性破壞，起到耗能的作用，保證強墻弱連梁。我們在設計時盡量避免采用強連梁（跨高比小于2.5的連梁），采取減小梁高加大跨度的辦法達到設計的要求[2]。

3 高層剪力墻結構的受力性能

高層剪力墻結構，風荷載和水平地震作用是影響結構內力、變形的主要因素，高層剪力墻結構可以看成是從其自身地基上升起的豎向懸臂構件，承受著水平荷載和豎向荷載。我們理解高層建筑結構的時候可以把整個結構體系類比懸挑梁來理解；比如：底部加強區的設定類似懸梁箍筋加密區、高寬比就類似懸臂梁高寬比。

4 剪力墻結構與框架結構的區別

框架結構不能做太高，但是對于剪力墻結構，由于其自身剛度較大，抗側力能力很強，能夠做的比較高，因此在高層中普遍應用。是否出現反彎點是框架結構與剪力墻結構主要區別。反彎點是豎向構件與水平梁的線剛度的比值來決定的，墻體的剛度相對于連梁來說是很大的，就不會在墻體內出現反彎點，而框架柱的剛度相對于梁來說不會相差很大，因此會出現反彎點。如果剪力墻出現反彎點就與框架的受力性能接近，這時候結構變形是以剪切型變形為主，在高層結構中要盡量避免。因此《高規》規定了墻肢高度與厚度的比值，當墻肢的截面高度與厚度之比不大于4時，宜按框架柱進行截面設計[3]。

剪力墻的受力特點與連梁的剛度有關。連梁與墻肢的線剛度比值決定著反彎點是否出現，當墻開洞過大的時候，且墻肢高厚比很小的時候，墻肢削弱太多，反彎點就會出現，剪力墻的概念就不成立。

結構設計中，一般的情況是雙肢墻或多肢墻的情況，連梁起著連接墻肢，保證墻體整體穩定性的作用。《高規》條文說明：剪力墻結構是以剪力墻及因剪力墻開洞形成的連梁組成的結構，其變形特點為彎曲型變形，目前有些項目采用了大部分由跨高比較大的框架梁聯系的剪力墻形成的結構體系，這樣的結構雖然剪力墻較多，但受力和變形特性接近框架結構，當層數較多時對抗震是不利的，宜避免。目前六度區重慶，上述結構類型在多層項目當中應用較為普遍，在有條件情況下盡量滿足連梁跨高比的要。

5 高層剪力墻結構的設計步驟

所有的結構設計工作步驟：統計外力作用荷載、建立計算模型、計算構件內力、由內力算配筋、構造加強措施。設計詳細步驟大致如下：

A、讀懂建筑圖（此時的建筑圖一般只有大平面或者簡單的立面，建筑圖沒有細化）對建筑關系有一個大體的了解。

B、根據經驗確定大致的墻厚，以及結構墻體的位置，板塊的劃分（梁和墻體的布置），并初步建模試算（注意參數設置要正確）更要注意建筑的平面和豎向的體型，這個過程會和建筑專業不斷地溝通。

C、根據計算結果，對模型進行調整，整體計算注意幾個比值和參數（層間位移角、軸壓比、位移比、周期比、剛度比、剪重比、剛重比、層間受剪承載力之比，平均重度）一定滿足規范要求；對于連梁和墻體，要注意查看配筋率是否合理。

D、整體指標、單個構件計算滿足規范要求并且經濟合理之后，模型盡量不要再進行大的調整。并將截面尺寸以及墻體定位提給建筑專業、設備專業。

E、開始繪制施工圖：繪制施工圖的過程中，或多或少的會對已經調整好的模型進行再次的調整（因為建筑圖還在不斷完善修改；結構調模型階段自己沒有注意到的問題）。調整模型之后，一定注意對模型結果進行再次的查看，看是否滿足規范要求。

6 結語

剪力墻結構是高層建筑結構設計中應用最普遍的一種結構體系，理論也很成熟，以上為個人經驗總結，希望在理解設計方面對初期開始接觸高層剪力墻結構設計的同事有所幫助。