高层建筑结构设计中剪力墙的应用

1、    高层建筑结构设计中剪力墙的应用    刘波摘    要：高层建筑对于抗震有很高的要求，需要竖向构件自身能够承受较大的轴向压力水平荷载，剪力墙能够满足高层建筑对承载力和刚度需求。通过合理的剪力墙布置，不仅能够满足建筑结构的承载力要求，同时也能使高层建筑内部空间达到最大化的利用、以及建造成本的经济最大化。本文将从高层建筑结构设计中剪力墙的实际应用进行讨论分析，并提出建设性的建议。关键词：高层建筑;结构设计;剪力墙1  剪力墙的种类结合剪力墙的现实应用情况以及剪力墙的自身开洞状况进行分类，可以分成四类，整体剪力墙，小开口整

2、体剪力墙，联肢剪力墙，壁式框架剪力墙。整体剪力墙是指那种剪力墙没有洞口，或者是在剪力墙的洞口小于墙体整体面积的15%这主要是要结合墙体的实际情况判断整个洞口同墙边之间的距离进行判断。在整体的剪力墙的作用之下，洞口并不会对墙体的整体性能产生很大的影响。利用平截面假定计算整个截面向应力的作用力，会使剪力墙出现弯曲变形的情况，可以将这样剪力墙称为整体剪力墙。如果整个剪力墙的开洞面积大于整个墙体面积的15%可以将这样的剪力墙称为小开口整体剪力墙，如果墙体的出现局部弯曲，这样属于弯曲性的变形情况。对于多组的连梁连接形成的特殊剪力墙可以称为联肢剪力墙。这样的剪力墙有更大的开洞面积，剪力墙的整体完整性会受到

3、一定程度的影响。普通连梁的刚度是低于联肢墙刚度的，各个强肢之间的单独作用有很明显的意义。根据联肢剪力墙的实际应用特点，联肢剪力墙在整个高层住宅建筑之中有极其重要的作用。对于整体的开洞面积较大墙肢长度比较短小的壁式框架剪力墙。这样的结构设计之中墙肢的刚度以及连梁的刚度比较接近，受力的性能同框架结构能够保持一致，把整体的变形称为剪切型。2 剪力墙在高层建筑设计结构中的应用要根据平面规则对称以及传力明确的原则进行设计，剪力墙的平面布置对剪力墙墙肢进行布置设计，保证整个质量中心同刚度中心在位置上可以实现统一。结合实际情况来适当的解决楼层之间位移的情形，实际布置剪力墙设计的时候，要沿着主轴方面进行双向剪

4、力墙布置。要对这两者刚度具体分析，要确认两者之间的刚度差异不会不符合设计标准。设计建筑的抗震期间，要确实根据实际情况进行细化设计杜绝出现单向墙的设计形式，能够完完全全在实际的高层建筑中形成双向抗侧力体系，让剪力墙能够起到切实的结构性能。布置剪力墙的时候，需要在最大程度上确保各个剪力墙之间能够形成确实的对照形式。剪力墙对齐的时候，要形成明确的抗水平体系，能够确实发挥各个墙肢的实际作用，确保结构的传力合理性以及结构设计经济效益。2.1  剪力墙墙肢的竖向布置剪力墙竖向布置方向过程，要合理遵循上下对其的原则进行设计，防止出现剪力墙的上下对照不齐的现象出现。这样会造成整个楼层的刚度同承载力不

5、符合实际标准和需求。尤其是对于剪力墙楼层开洞处理的时候，依据设计方案确定整个洞口位置，务必要保证上下洞口的位置能够对齐。在对剪力墙进行开洞的时候要保证规则性，要能够保证传力的明确性。对于整个剪力墙的复杂布置来说，必须要根据实际情况的应力分析，采取必要的加强受力措施加大整体剪力墙的承重效益，进而保证整体结构设计的稳定性。2.2  墙肢长度与厚度设计为了保证剪力墙的稳定性以及荷载能力，要保证剪力墙的长度以及厚度的设计要符合承重要求。从剪力墙的结构承载力和经济效益的角度出发对整个剪力墙的墙肢长度以及厚度进行设计， 剪力墙长度的设计需要要根据建筑功能以及实际需求来进行规划设计，整体的剪力墙长

6、度不宜过长，对于过长的剪力墙极易造成剪切的破坏。对于单片的剪力墙设计，如果墙体的长度过长，会造成整体的刚度过大，导致吸收水平作用力的效果也会相应的增加。通常情况下，剪力墙的墙肢长度要保持在8m之下，其次要保持各个墙肢的长度维持在3m以上的水平。在这样的参数之下，一旦出现水平应力传输的情况，剪力墙会形成很好的弯曲破坏，可以有效的防止墙体弯曲开裂会出现很大的裂缝的情况。这样会影响整个墙体的牢靠程度，但是于此同时不能整个剪力墙的长度也不宜过短。要对整体的剪力墙进行计算，合理的计算截面的受压以及荷载能力，合理的规划剪力墙的长度，使剪力墙能够有效的发挥自己的效力。3  剪力墻在高层建筑设计中存

7、在的不足因为剪力墙结构设计中的砼墙体数量较多，这样会增加整体建筑多余的重量，一旦发生地震会造成多余的破坏，加大对楼体的破坏。因为剪力墙的结构抗侧刚度比较大，会造成比较大的地震反映，无形之中会造成上部结构同基础的多余压力。剪力墙结构中的墙体结构是构造配筋，结构的延展性能差。剪力墙结构中各个墙肢轴压比较低，这样就会使各个墙肢之间的承载能力无法充分发挥自己的作用。剪力墙的结构设计要遵循相应的原则，利用各个抗侧力构件的作用，确保整体建筑的安全稳固且要避免不必要的浪费。各项技术的规范就限制了对于剪力墙的整体结构设计，其中包括具体的位移角，位移比，周期比，刚度比，楼层受剪承载力比等参数。这些具体的构件设计

8、要求也限制了其他的设计指标诸如轴压比，配筋率，配箍率等。规范的设计参数仅仅能满足设计需要中的安全性问题，为了节约成本还要进行减少剪力墙的数量。在能满足基本的抗震能力的同时，其他的抗侧力构件会帮助剪力墙分担承受地震倾覆力的50%。规范规定框架部分在承受地震的剪力最少要占底部总剪力的20%，各层框架承担地震总剪力的最大值要为1.5倍。当无法满足规定的数值要求是，相应的要对框架的地震剪力进行适当的调整。目的是为了能够在遇到地震时剪力墙能在框架破坏后，因为塑性内力重新分布引起的框架分配地震剪力增大，这样就会使得框架部分成为有效的抗震第二道防线。楼层之间最大位移同层高位移之间的调整原则规范要根据当地的地

9、震作用标准值所产生的楼层之间最大弹性楼层位移计算，除去弯曲变形的高层建筑物之外不能扣除结构整体的弯曲变形的部分。在计入扭转变形之后，楼层之间最小的剪力系数也就是剪重比在进行调整的时候，需要满足短肢剪力墙所承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40的条件。尽可能的减少布置剪力墙的数量，保证整体的结构构造更加具有适宜的侧向刚度条件，使得整体的楼层最小剪力系数能够接近规范的限值。剪力墙的连梁超限调整原则同整个剪力墙的连梁跨高比例不应该小于2.5，跨高比例小于2.5的连梁很容易会出现剪力和弯矩超出规范限值的情况，当纵筋的最大配筋率下降的时候就不利于整体的工程设计了。4 

10、 剪力墙结构设计的合理优化为了保证剪力墙结构设计的整体性，以及刚度同抗测力的完美结合，相应的减少建筑成本。可以适当的规范整个剪力墙的厚度以及整体的墙体长度结合整体的实际情况，保证整个剪力墙的承载力，避免造成浪费。合理的安排剪力墙的数量，避免因为过多的剪力墙造成整体的资源浪费以及建筑内部空间分布不合理。5  结语剪力墙自身良好的刚度以及抗震能力让他在高层建筑的结构设计之中起到了巨大的作用，合理的安排剪力墙的数量以及剪力墙的厚度可以在保证质量的同时有效的降低成本。能够确实发挥各个墙肢的实际作用，确保结构的传力合理性以及结构设计经济效益。同时还可以有效保证整个环境的美感，去除多余的墙壁，保证建筑