高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

孙明睿

摘  要：在高层建筑中，钢筋混凝土剪力墙结构作为重要部分，它是保证建筑物良好抗震性能，确保建筑安全的关键因素。该文从建筑专业角度出发，通过对钢筋混凝土剪力墙结构进行分析，并从高层建筑的结构设计、布置设计、竖向设计以及承重方案等详细论述了高层建筑混净土剪力墙优化设计的措施，旨在更好地实现高层建筑钢筋混凝土剪力墙科学结构与经济的统一性。

关键词：高层建筑;钢筋混凝土;剪力墙结构

中图分类号：TU97        文献标志码：A

1 高层建筑混凝土剪力墙结构概念分析

高层建筑混凝土剪力墙结构主要是根据建筑内墙和外墙隔墙位置进行布局的，竖向荷载在墙体结构中产生向下的压力，侧向力在结构墙体中产生弯矩和水平剪力。这种结构组成的墙体有着水平承受力较强的特点，因此叫做剪力墙。通常情况下，剪力墙与高层建筑物整体高度基本相同，并从地基延伸至屋顶。在建筑立面上，剪力墙常常需要进行开洞施工，这是由于高层建筑物在结构设计时需要开门开窗，并通过各类管道。在对剪力墙进行开动时，应尽量保持其排列规则，洞口上下对齐，使洞与洞之间形成墙肢。上下洞之间形成横梁，具有规则性开孔的剪力墙布置配筋相对容易，且抗震效果明显，经济指标良好，能更好的发挥钢筋混凝土的作用，值得广泛应用。

2 高层建筑结构设计剪力墙时需要注意的问题

2.1 确定剪力墙轴压比限值

为了保证钢筋混凝土剪力墙的最大承载能力，相关设计师应确定剪力墙轴压比限值，确定轴压比不仅能对剪力墙承载力产生影响，还可以对剪力墙的抗震性能产生一定作用。就当前来说，我国高层建筑中1～3级抗震等级剪力墙的底部最强位置的最大轴压比限值计算公式如下。

其中：S—剪力墙最大轴压比限值;fe—钢筋混凝土轴心抗压强度设计理想值;A—墙结构全截面面积（cm2）;N—墙结构重力荷载作用下轴压比设计值。

2.2 确定高层建筑剪力墙结构厚度与配筋处理

（1）为了确保高层建筑剪力墙结构满足正常使用功能需求，必须对其结构厚度进行详细规定。在相关规范中，对剪力墙的参数做了具体要求，同时也详细划分了剪力墙的抗震等级。在科学的规范下，建筑单位既要保证剪力墙厚度不能过小，又要满足剪力墙厚度至少在20 mm以上。随着我国对高层建筑结构研究的不断深入，现如今已经初步形成了剪力墙厚度的基本计算公式。

其中：b=剪力墙设计厚度值（mm）;Q=单位面积荷载重量标准值，即Q=13.0+7（n-15）/20;n=高层楼数;r=轴压比。

（2）在高层建筑中，对钢筋混凝土的应用也有一定规范要求，即：剪力墙墙体结构配筋率应大于0.25%;特殊部位象底部加强部位的配筋率应大于0.3%。

3 高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构体系优化设计原则

3.1 有效抗震，承载能力强设计原则

在设计剪力墙结构体系过程中，建筑设计师首先要考虑的是结构体的安全性能，因此在设计中要遵循荷载能力强，有抗震性能的设计原则。为了有效遵循这一设计原则，设计师必须要综合考虑剪力墙刚度、配筋率合理数值。在整个设计过程中，剪力墙作为最重要的抗震构建，依据往常经验，发生地震时，高层建筑剪力墙刚度越大，受到震动的影响越小。同时，刚度变大时，建筑单位的施工成本就会增高，因此在对剪力墙刚度进行设计时，必须把控好尺度，做到符合经济合理原则上满足承载力要求，又避免施工成本浪费。在控制剪力墙数量时。一般考虑以下2个因素：一是对结构水平位移进行控制;二是控制地震力，设计师需要综合考虑这2种因素，然后确定剪力墙数量即可。

3.2 材料力学性能明显

在对剪力墙进行结构体系设计时，为了最大程度地发挥结构体系作用，必须要重点关注材料力学性能。基于此，具体需要考虑的因素如下：①尽量减少短、小肢墙的数量。高层建筑的剪力墙结构侧向刚度一般由剪力墙侧移剛度决定，因此通过合理减少短、小肢墙的数量，可以充分发挥建筑材料的力学性能，还能大大节省设计成本支出;②控制墙肢长度差异性。若剪力墙墙肢长度差异过于明显，则不利于材料力学性能的充分体现，也会影响整个墙体结构的受力度。

3.3 结构经济合理

为了完成经济合理的设计目标，在设计的时候要进行2个方面的考虑。①材料运用的设计。在建筑中材料浪费是造成建筑成本升高的主要原因，所以在剪力墙结构体系的设计中，要做好短肢墙中箍筋和水平分布的钢筋的合并，这种合并设计会使工程中的钢筋用量减少，但是并不会影响工程质量，是节约成本的重要设计环节。②要合理处理剪力墙的开洞。在高层建筑当中，除去必要的门窗洞之外，往往还需要根据结构布置设计结构洞。从优化设计的经济原则考虑，剪力墙尽量设计为长墙，以此来减少结构洞，从而减少建造成本。

4 优化高层建筑剪力墙结构的具体设计措施

4.1 高层建筑剪力墙结构布置要求

剪力墙结构在高层建筑中发挥着非常重要的作用，在设计剪力墙时，不仅要考虑到剪力墙空间问题，还要重点关注剪力墙的抗震性能。设计剪力墙结构布置时，若依据墙体主线轴对剪力墙结构进行设计，则需要考虑剪力墙抗变形功能，同时对剪力墙宽度和高度进行综合考虑，从而确保墙体结构的对称性，尽量减少柱体、墙体占用建筑控制的现象。此外，布置剪力墙结构时，也要着重重视剪力墙的受力能力，依据其承载受力度设计墙体结构，并在建筑设计图纸上进行标准和说明，确保剪力墙结构施工顺利进行。

4.2 优化剪力墙结构设计

对于高层建立剪力墙，其抗震能力是必须具备的建筑性能，因此建筑单位需要严格控制剪力墙的厚度，优化剪力墙结构设计。在特殊情况下，建筑施工单位需要依据房屋建筑实际特点对剪力墙结构进行优化，禁止房主私自改造，避免伤害墙体结构，从而发生建筑危险。象可以应用房屋面积设计暗柱或墙柱，并选择质量较好的钢筋混凝土，将其按照设计要求进行剪力墙结构优化。

4.3 优化建立墙体位移的设计

对高层建筑楼层之间位移进行设计时，建筑单位要综合考虑墙体扭转变形情况，防止楼层间和剪力墙间发生扭曲变化。此外，将剪力墙侧向刚度控制在合理范围内，可以有效提升高层建筑的抗震能力，并节约建筑成本，提升企业经济效益。在保证剪力墙体结构数据科学、规范的基础上，以结构的平动为主，对其进行合理的结构调整，以此保证建筑物的安全、稳定性。象在剪力墙结构设计中，若出现写字楼或宾馆建筑时，就需要在保证整体建筑承重力上尽量控制结构，如果设计居住楼空间结构的小型剪力墙结构时，则需要灵活展现房子结构的施工进程。

5 结语

总而言之，高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构体系现如今已在高层建筑中被广泛应用，正是由于剪力墙在这类建筑工程中有着极高的可操作、可调整性，且质量方面得以有效保障，因此，为了更好地发挥剪力墙结构体系的作用，使其更好地发挥建筑优势，建筑单位或相关设计师必须掌握好各类因素对结构产生的影响，从而科学、合理地布置和设计剪力墙结构施工方案。

参考文献

[1]李生申.高层建筑剪力墙体结构设计分析[J].住宅与房地产，2018（36）：55-56.

[2]姜剑飞.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计[J].建材与装饰，2017（40）：75-76.

[3]王建业.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计探讨[J].工程技术研究，2017（3）：223-224.

[4]杨现东.高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].四川建材，2016，42（2）：47-48.