高层剪力墙结构设计要点
摘要：c在此基础上对高层剪力墙结构设计过程中遇到的各种问题进行相关注意事项的详细分析。根据实际案例，找出剪力墙结构设计过程中存在的各种难点和问题，并且对此提出解决措施。
关键词：高层剪力墙结构；设计；分析
随着社会的发展、科技的进步以及城镇化进程的加快，城市建筑正在向高、轻、智能、艺术、人文等方向发展。高层建筑的适用范围逐步扩大，在住宅建筑中体现的尤为突出。剪力墙结构因其独有的抗震性能好、抗侧刚度大、侧移较小、室内空间整齐的优势而被广泛应用于其中。
一、剪力墙结构特点分析
现浇钢筋混凝土剪力墙结构，除了承受楼板传来的竖向荷载外，还承受风荷载和水平地震作用。剪力墙结构的抗侧刚度大，在水平力作用下的侧移较小，承载力较大，且整体性较好。在近年的多次大地震中，剪力墙结构破坏很小，均表现出很好的抗震性能。但剪力墙的间距一般较小，平面布置不够灵活，建筑空间受到一定限制，因此一些需要大空间的建筑使用剪力墙结构就受到一定的限制。例如，上部为住宅，下面几层为商业的高层建筑，对建筑下部影响建筑使用空间的剪力墙，可以采用框支梁、框支柱来转换，从而满足使用空间的要求。
二、高层建筑的结构受力特点
高层建筑的竖向荷载对于在柱中的轴向变形比较明显，从而影响连续梁的弯矩，此时，必须考虑轴向变形的计算值。然而，对于高度较高的高层建筑，通常建筑的侧移变形才是结构设计的关键，影响建筑侧移变形变化的主要是水平荷载。如风荷载，随着高度的不同，而逐渐增大，达到一定的高度，它的值会急剧增大。因此，随着楼房高度的增加，水平荷载作用下结构的侧移变形也会随着建筑高度的增加而逐渐增加。
三、剪力墙结构设计的要点
剪力墙作为竖向构件是形成结构抗侧力刚度的最主要构件，它在建筑中承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载。剪力墙建筑结构的设计应注意以下几个方面：
3.1剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且 x、y 两向的刚重比接近，在结构布置时应尽量避免仅单向有墙的结构布置形式，以使其具有较好的空间工作性能，并且使两个受力方向的抗侧刚度接近，一般可控制两项的主要计算指标（周期、层间位移等）相比不小于80%，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙。
3.2剪力墙结构的合理布设
在对剪力墙结构进行合理布设时应注意以下几个要点：（1）剪力墙应沿主轴方向双向均匀布置，宜使两个方向抗侧刚度接近，不宜采取单向的方式进行布设。尽量使得刚度中心与质量中心靠近，减小地震造成结构扭转；（2）在对剪力墙结构进行布设时，墙肢使用不宜选择“一”字形的，带翼缘的T型或L型等最为适宜，槽型、工字型也可；为减轻结构自重，加大建筑可用空间，剪力墙不宜布置太密，以使结构有合适的刚度、满足规范的侧移限制为好，否则，刚度太大，周期太短，延性差；剪力墙竖向刚度要求匀称，由下到上连续布置，可沿高度改变剪力墙厚度和混凝土强度等级；剪力墙上要布置洞口，应尽量布置成成排成列，能够形成很明确的墙肢和连梁，使得应力分布比较规则，又与计算简图较为吻合，设计结果比较可靠。
3.3剪力墙厚度确定
剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，其门窗洞口最好成列布置、上下对齐，形成明确的连梁和墙肢。避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置，在抗震结构
设计时，一、二、三级抗震等级剪力墙的底部加强部位最好不要采用错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。
《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如下：“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于200mm，其他部位不应小于 160 mm；一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm，其他部位不应小于 180 mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，不应小于 160 mm，一字形独立剪力墙不应小于 180 mm。一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。加强区φ10@200，非加强区φ8@200 双层双向即可。双排钢筋之间采用φ6@600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。
3.4 设置边缘构件
对于普通剪力墙，在重力荷载代表值作用下，一、二级剪力墙墙肢的轴压比满足规范不设约束边缘构件的最大轴压比要求时，可仅设设置构造边缘构件。其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，依据抗震等级不同，加强区采用 0.5～1.0%，一般部位 0.4～0.8%。对于短肢剪力墙，控制配筋率加强区 1.2%，一般部位 1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按高规控制其轴压比，且宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区 1.2%，一般部位 1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋。
四、剪力墙的布置
按照抗震设计要求，结合窗间墙、楼梯间及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、“Z”形或“十”字形墙段，沿结构平面各主轴方向均匀、对称布置，做到刚心和质心
重合，减少结构扭转。各墙肢肢长不宜相差太大，截面高厚比可以控制在 5～8 之间，避免出现高厚比小于 3 的小墙肢，使各墙肢刚度接近，保证在水平地震力作用下，各墙肢受力均匀，避免个别长墙因内力太大而出现超筋。在竖向，要求墙肢上下对齐、连续。在同一轴线上的各墙肢通过连系梁连接，可增加对墙肢的约束，提高结构的抗震性能。为了保证连梁具有较好的刚度和延性，取其跨高比为 4≤l/h≤8较为合适。
结语：本文主要在笔者多年建筑结构设计经验的基础上，简要概述了高层建筑剪力墙结构的特点以及高层建筑结构本身的特性，对高层剪力墙结构住宅的优势进行了阐明，并总结概括了剪力墙结构设计过程中常见的问题和注意事项，从剪力墙长度以及厚度选择、剪力墙结构合理布设等角度出发，并在此基础上提出了一些在进行设计过程中所遇见的问题和解决方法。
参考文献：
[1]《简明高层混凝土结构设计手册》李国胜编著
[2]国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社
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