建筑剪力墙结构设计探析

【关键词】高层建筑；剪力墙结构；结构设计； 

　　在建筑结构设计中，剪力墙结构的刚度相对很大，且用钢量相对少，结构的整体性能较为稳定。因此，被采用的范围很广，如果是功能是居住性的建筑，会存在很多种分隔墙，如果采用现浇剪力墙结构，不仅仅可以将分隔墙和承重的墙体科学合理的合为一体，还可以大幅度的降低建筑成本，更有助于整个建筑的美观。在现代建筑结构设计中，剪力墙一般都是有墙肢和连梁的两大部分构成，其结构承载力及刚度都很大，侧移变形小，抵抗水平侧移能力强。随着建筑多层次化，功能综合化，复杂化的发展，建筑结构设计中也会注重建筑结构的抗震性能，通过科学合理的设计，剪力墙会具有良好的抗震延性，无论是在城市还是乡村，这种建筑结构都可以广泛采用，可以大力保障建筑结构的稳定性和抗震性能。随着我国经济飞速发展和人们生活水平的提高，加强剪力墙结构在建筑设计中的应用，将会大力促进我国建筑行业的发展，有效的提高我国建筑的抗震性能。 

　　1 概况分析 

　　某高层建筑工程建设总层数为18 层，其中地下室1 层，地面以上为17 层，建筑总长72m，总高为54m，其长度和宽度的比例为3.2，高度和宽度的比例为2.7。其主要运用剪力墙结构。在该建筑工程的设计过程中运用剪力墙结构，主要对建筑物自身具备的水平荷载力与垂直荷载力进行承受，其自身具备的高抗侧强度，主要是刚性结构体系，用来对水平侧力进行抵抗。 

　　2 运用剪力墙结构存在的主要问题 

　　剪力墙结构广泛的运用在高层建筑工程的施工中，虽然具有良好的整体性、刚度大以及抗侧力好的优点，但是其自身也具有一定的缺陷：由于剪力墙具有很大的刚度和很强的抗侧力，如果地震效应比较高，那么将会提高建筑基础以及上部结构的建设成本；如果使用的混凝土比较多，那么将会给建筑工程自身的重量以及其具备的平面功能产生影响；建筑墙肢结构自身的轴压力较低，那么就不能将墙肢自身的承载压力充分的发挥出来；根据建筑结构自身的配筋要求，可以了解到如果配筋率比较低，那么结构自身的延性也就比较差。 

　　因此，在高层建筑的结构设计中运用剪力墙结构，不仅要对剪力墙结构自身的抗侧能力进行考虑，而且还要对建筑工程的施工成本进行考虑。 

　　3 剪力墙结构在高层建筑结构设计中的要点 

　　在高层建筑结构的设计过程中，运用剪力墙结构，主要对以下几个方面的设计要点进行分析： 

　　3.1 剪力墙结构的布置 

　　在剪力墙结构中，其自身具备的水平地震作用力、竖向荷载力以及风荷载力主要运用钢筋混凝土剪力墙进行承担，因此，在布置剪力墙时，要能够达到建筑物自身的要求，找出结构自身的轴线，规则性的进行对称布置。在布置时，除了要对竖向承载构件进行考虑和布置外，还要对结构的对称性进行考虑，防止出现扭转效应。主要对以下几个方面进行考虑： 

　　3.1.1 慎重选择短肢剪力墙结构 

　　虽然使用短肢剪力墙结构，能够对建筑进行灵活的布置，减少建筑结构自身的重量，但是其自身具有的抗震性能不强，不能很好的保证建筑自身的安全。因此，在选择该结构时，要慎重考虑选择。 

　　3.1.2 不能出现独立的小墙肢 

　　如果在建筑结构中出现独立墙肢，那么将会增加施工难度。在工程设计中，可以运用合并洞口、合理布置建筑剪力墙的方式，来消除独立墙肢，进而降低施工难度。 

　　3.1.3 保证剪力墙结构整体刚度力度 

　　如果剪力墙结构刚度较大，那么其周期较短，地震力比较大，消耗施工材料多，不具有经济性。另外，由于地震力较大，将会导致墙肢、连梁超筋以及截面不能满足抗剪力的标准，加大截面设计的难度。因此，需要对剪力墙结构的整体刚度力度进行有效地控制，确保能够达到位移限值的要求。 

　　3.2 对结构参数进行控制 

　　为了有效的保证结构布置的科学合理性，需要对位移比、刚重比、侧向刚度比、层间位移角以及周期比等参数进行控制。其中，位移比指的是在高层建筑中，其竖向构件自身的层间位移、水平位移和本楼层平均值之间的比值。主要对结构布置自身具有的不规则性进行限值，能够防止出现大的偏心力，进而导致结构出现扭转效应。另外，位移比限制主要是将刚性楼板为基础进行确定的，在对偏心力因素进行考虑的前提下，高楼建筑中竖向构件中的位移比不宜大于1.2；其余指标参数均应按照《高层建筑混凝土结构技术规程》进行相应控制。 

　　3.3 剪力墙结构的计算和配筋 

　　3.3.1 剪力墙的墙身 

　　剪力墙中包括的有竖向钢筋和水平向钢筋，在对其进行构造和计算时，要对其用量进行确定，主要对正截面中的抗弯承载力、斜截面中的抗剪承载力进行验算。剪力墙中的钢筋配置要求为：在一级、二级、三级的抗震设计中，竖向配筋率与水平配筋率不应低于0.25%；在四级和非抗震设计中，其配筋率不应低于0.2%。另外，剪力墙的竖向钢筋与水平钢筋之间的距离不宜大于300mm，其直径不应小于8mm，不宜大于墙厚的1/10。 

　　3.2.2 连梁 

　　剪力墙自身只有具备了一定的强度和刚度，才能够保证墙体与连梁的协调工作。通常情况下，连梁具有提高剪力墙刚度、紧密连接墙肢的作用。因此，在对高层建筑结构整体进行计算的过程中，要相应的折减连梁的刚度。其折减值不能低于0.5，取值范围适宜控制在0.5 ～ 1.0。如果在对折减刚度后，建筑结构的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力不足，那么可以通过降低连梁高度、减小整体刚度的方式，来减少地震带来的影响。 

　　4 结语 

　　伴随着我国的建筑朝高层的方向发展，剪力墙结构技术将会得到越来越广泛的运用。因此，为了充分的将剪力墙结构技术的作用充分的发挥出来，切实提高建筑物自身的抗震性能，需要对剪力墙结构的布置、结构参数以及计算与配筋等要点进行分析研究。 

　　参考文献 

　　[1] 郭兆伟. 高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J]. 建材技术与应用，2011，01（11）：39-40. 

　　[2] 师希望，林顺青. 某高层框架―剪力墙结构设计要点的探讨[J]. 科学之友，2007，10（31）：75-76. 

　　[3] 张建勋，谷军，张帆. 框架剪力墙结构的概念设计要点分析[J]. 建筑设计管理，2011，10（03）：98-99.