高层建筑剪力墙结构设计浅析

　　摘要：剪力墙结构在高层建筑结构中被大量运用，本文就高层建筑剪力墙的结构特点、结构布置，剪力墙的设计与配筋构造、剪力墙的边缘约束构件等进行了阐述，希望能为以后的类似设计提供一定的指导作用。

　　关键词：剪力墙,结构特点,结构布置,构件,方案

　　随便国民经济的大力发展，高层建筑大量涌现，剪力墙结构是常见的高层建筑结构形式，在高层建筑结构中，尤其是在住宅和旅馆建筑结构中，得到广泛的应用。事实上，高层建筑中的筒体也可以看成是由剪力墙组成的箱形结构。可见，了解剪力墙的根本性能，掌握其分析与设计方法，是从事高层建筑结构设计、分析的基础。

　　一、 结构特点

　　建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平作用，这种墙体称为剪力墙，又称抗风墙或抗震墙、结构墙。高层建筑结构剪力墙墙体材料大部分采用钢筋混凝土,多层建筑抗震墙亦可采用砌体砖墙。剪力墙可以分为三类：①框支剪力墙结构：在剪力墙结构的底部需要有大空间，剪力墙无法全部落地时，就可以采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。②框架-剪力墙结构。它是由框架与剪力墙组合而成的结构体系，一般需要有局部大空间的建筑适用，这时在局部大空间部分采用框架结构，为了满足高层建筑的要求，同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗侧能力。③普通剪力墙结构：一个完全由剪力墙组成的结构体系。

　　剪力墙结构体系，不但有很好的空间作用和承载能力，而且还有很好的整体性，它比框架结构的抗侧力强很多，因此，一般多用在高层建筑物中。剪力墙结构的优点有以下两点：水平荷载作用下侧移小，侧向刚度大;楼盖结构可以不设梁，一般采用平板，因此使得空间利用比较得体，并节约层高。它的缺点是剪力墙的间距有一定限制，导致建筑平面布置变得不灵活，因此大空间的公共建筑就不适合了，由于结构自重较大，其灵活性也就差了。

　　二、结构布置

　　剪力墙是承受竖向荷载、水平地震作用和风荷载的主要受力构件，所以剪力墙应沿结构的主要轴线布置。对于抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙的结构布置一般分为两种：一种是剪力墙是单片式的散乱布置方式，这种方式结构的刚度比较小，建造高度一般在10层～20层;另一种是把剪力墙相连做成井筒式，井筒使得结构的刚度和承载力都大大提高，也增加了抗扭能力，可用于建造高度更大的建筑物，达30层～40层。在剪力墙布置及尺寸确定的一般根据以下基本原则：①结构布置时宜尽量避免短肢剪力墙结构。②控制合理的剪力墙折算厚度。③合理确定剪力墙的截面高度与厚度。

　　三、剪力墙设计与配筋构造

　　在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度取其小值的情况分为以下几种：①门窗洞口之间的翼缘宽度剪力;②墙之间的间距;③墙肢总高度的1/10;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。 墙体的配筋率，目前在“砼规”11.7.11条文强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，水平和竖向分布筋的最小配筋率均大于等于0.25%;部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率应该大于0.3%;比其在80年代前的配筋率0.07～0.1%现在的要大很多，现在国内的配筋率和国外的0.1～0.25%的高者基本接轨，这在较长的剪力墙结构或者高层建筑中应该是合理的，但是对于短小的剪力墙、那些低矮建筑就需要探讨。墙的水平分布筋的作用是横向抗剪以抵抗温度应力、防止砼裂缝的出现，同时也是防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏，当设计框剪结构的建筑或较长较高建筑物时侯应该适当的增加配筋率，尤其是在刚度变化位或温度等敏感部位更应该适当增加其配筋率。但对于短、矮的房屋，其水平筋的配筋率是否需要减小就需要进一步讨论。

　　四、剪力墙的边缘约束构件

　　根据结构类型及受力状况，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘，按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求将剪力墙的的边缘构件分为两大类，分为约束边缘构件和构造边缘构件两大类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱或翼墙，其混凝土用箍筋约束，有比较大的变形能力;构造约束边缘构件对混凝土的约束较差。约束边缘构件的设计应符合下列要求：一、二抗震设计的剪力墙地底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件;根据混凝土规范11.7.14条的理解框架-剪力墙不受等级限制，凡底部加强区及其上一层当不满足轴压比限界时则均应设约束边缘构件。

　　五、选择适宜高层建筑剪力墙结构的方案

　　剪力墙结构设计的方案有多种选择，选择适宜的结构形式，不仅能保证建筑结构的安全性，而且能大幅度的降低工程造价。所以需要在方案设计阶段时就确定好适宜的结构形式。一般采用短肢剪力墙结构体系是层数较小(比如20层以下)的高层住宅，当采用传统的现浇剪力墙结构则是20层以下的高层住宅，各墙肢轴压比计算值一般都比较小，构造配筋是墙体配筋，不仅墙体承载能力却没有发挥出来，而且工程的费用也比较高，如果这时采用短肢剪力墙结构，那么上述的不足之处就可以得到很好的解决。

　　六、结语

　　总而言之，在进行高层剪力墙结构设计时侯，要根据具体工程的特点，结合实际的情况，充分了解和掌握其受力特点和破坏机理后,再选择合理的布置形式,正确掌握计算分析方法,选择适宜的方案。只有引起设计者的足够重视，才能做出更加优秀的设计。

　　参考文献

　　[1]赵西安.高层建筑结构实用设计方法[M]. 同济.同济大学出版社.2009

　　[2]吕西林.高层建筑结构[M].武汉.武汉理工大学出版社.2006.

　　[3]黄东升.剪力墙的结构分析与设计[M].北京.中国水利水电出版社. 知识产权出版社2006.

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