高层建筑的剪力墙体系结构设计应用探讨

刘竹青

摘要：剪力墙结构，可以简单理解为：纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。其作用在于促使形成一种可以准确有效抵抗水平作用的相应结构，此外，又能够就空间加以有效的分割。该结构主要以钢筋混凝土墙板来起到梁柱的作用，进而承担一系列荷载所带来的内力，恰当的就结构水平力加以控制。正是因为如此，剪力墙结构于当代现代高层建筑中被广泛使用。基于此，本文对剪力墙结构设计在高层建筑中的应用进行了分析。

关键词：高层建筑，剪力墙体系结构设计，应用

随着当前我国城市化建设发展速度不断加快，城市内部的天际线在不断上升，在我国很多地区当中，房地产行业作为国民经济的支柱产业，近些年，都在以迅猛的速度发展，对于城市的象征，建筑的体量不在追求庞大的占用空间，而是寻求往更高的天空突破的可能。众所周知，高层建筑的实际占地面积较小，并且整个建筑的使用面积较大，是现阶段我国建筑选择的重点类型。在高层建筑的结构设计中，相应的剪力墙结构凭借其刚度大、抗震性较好等优势被广泛利用。本文重点针对高层建筑剪力墙结构的设计应用进行分析。

一、剪力墙结构设计综述

剪力墙结构在现代建筑工程中发挥重要作用，主要是用来承载竖向和水平荷载力的墙体，随着地震、台风等自然灾害的频发，剪力墙的优势也突显出来，既可以抵抗风荷载，又可以增强对地震抵抗力，从整体上提高了建筑结构的强度和刚性，保证建筑在遭受外力作用的时候结构不会受到较大破坏，确保建筑工程结构足够的稳固。建筑剪力墙结构设计分为两类，一种是平面剪力墙，另外一种是筒体剪力墙，平面剪力墙就是在建筑结构的关键部位用钢筋混凝土浇筑剪力墙，这也就意味着墙体是钢筋混凝土框架，建筑结构稳固性会增强，外力作用下不会受到过大的影响，抗倒塌的能力非常强大。平面剪力墙结构设计的过程中，最好采取现浇剪力墙的方法，或者是通过梁和柱子一起浇筑的方法，这样做的目的是提高剪力墙结构的整体性。筒体剪力墙被广泛的使用在高层建筑中，在悬吊结构中也使用的比较多，是利用间隔墙围成的，必须采取现浇的方式，最终形成钢筋混凝土结构墙，这种墙体的可以承受的水平荷载更强。剪力墙分为很多种，根据结构所使用的材料可以将其分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙，在这两种剪力墙中使用最为普遍的是钢筋混凝土剪力墙。^[1]

二、剪力墙结构设计的基本原则

在高层建筑相应的剪力墙结构设计过程中，需要有效的运用各抗侧力构件功能，在保障安全性的前提下尽可能的降低成本投入。在运用一系列技术指标时，需要就其进行限定，比如位移角，位移比等等，此外，需就具体构件设计指标进行相应的限定，比如轴压比等等。值得一提的是，满足了规范的要求不应该单单是确保安全性能，对于工程而言经济性设计也是其中的重点，只有在确保安全的前提下尽可能的最到经济才称得上是最优的设计。剪力墙数量需适量，而不是越多越好，倘若有其他抗侧力构件存在的话，需要在满足其基本振型地震作用下，剪力墙部分所承担的地震倾覆力矩要超过结构总量的一半。而且，规范所要求的框架部分承担的地震剪力要达到其底部总剪力的20%。倘若实际的框架部分承担剪力未能够达到规范要求的话，需要就框架地震剪力加以优化与调整，进而保障在当剪力墙先于框架被损害之后，能够以框架部分用以及时的抗震。

（1）楼层层间相应的最大位移与层高二者间的比例倘若要进行调整的话，要依据实际的规范，在具体的计算时，比上以弯曲变形为主的高层建筑外，此时也可不抛去结构整体弯曲变形，然后归入相应的扭转变形。

（2）倘若就楼层最小剪力系数（剪重比）进行调整的话，这一过程需要遵循以下原则：在确保短肢剪力墙所实际承担的第一振型底部地震倾覆力矩所占据总体的比例未大于40%的情况下，应当尽量做到少布置剪力墙，其中，可依据大开间剪力墙布置模式，进而促使结构能够呈现出较为恰当的侧向刚度，以便于楼层最小剪力系数能够在不低于限制的情况下更加的接近规范限值。

（3）在针对连梁超限进行调整时，需要满足以下要求：其跨高比最好大于或等于2.5，倘若存在小于2.5的情况，那么便加大了出现剪力以及弯矩大于规范限值的概率，再加之纵筋最大配筋率会但很大程度上被减小，会就工程设计产生消极影响。《高规》就此方面内容也进行了规定：跨高比大于或等于5的连梁最好依据框架梁加以相应的设计。

三、剪力墙结构设计在高层建筑中的应用探究

（一）墙肢的平面布置

在就剪力墙墙肢进行具体的布置设计时，应当按照相应的平面规则以及传力要求来展开，确保结构质量，包括刚度中心可于实际位置上一致，按照具体的情况来使楼层间的位移数科学合理。具体来看，应当依照主轴来开展双向剪力墙的相应布置，并要求就二者间的刚度加以准确的分析，以此来确保其刚度差异值满足标准范围。在建筑实际的抗震设计阶段，应按照相关原则开展，以防止出现单向墙的情况，简单而言，指得是于设计阶段要实现双向抗侧力体系，确保剪力墙自身良好的结构性能得以充分有效发挥。在就其加以布置时，应当尽可能的确保每一剪力墙间的对照形式，倘若确定剪力墙已对齐时要完善抗水平体系，促使每一墙肢的作用与优势均得以发挥，基于此种形式的布置，可以在一定程度上确保每一个墙肢的价值运用，确保结构传力的恰当科学性以及结构设计的有效与经济性。

（二）墙肢长度与厚度设计

针对剪力墙长度以及厚度的设计应当予以足够的重视，这一过程是确保剪力墙力稳定传送的关键性内容。在就其长度进行具体的设计时，首先应当分析剪力墙结构承载力以及相关的经济性，依次为基础再就其实际的长度进行设计，此外在设计过程中基础上也需要考虑到建筑功能以及具体的需求，在长度控制上不应当过长，以便于过长的剪力墻长度导致剪切破坏情况，尤其是就单片剪力墙而言，倘若长度未得到很好的控制，整体刚度过于大，那么其吸收水平作用会随之出现增加趋势。就大多数情况而言，剪力墙墙肢的长度应当控制在8m范围之内，每一个墙肢的长度应当控制在3m以上。在满足了这些要求的前提下，倘若存在水平应力传输，剪力墙能够创造延性良好的弯曲破坏，可以在一定程度上避免墙体弯曲开裂后出现相对较大的裂缝，进而破坏墙体的稳定性。

（三）墙肢的竖向布置

在这一布置过程中，应当依据上下对齐的原则，以避免出现剪力墙上下不齐从而带来的不良影响，比如导致该层刚度以及承载力未满足标准要求。在就剪力墙楼层加以开洞的过程中，应当按照具体的设计方案来就相应的位置加以确定。需要做到尽可能的确保上下洞口位置对齐，规范操作。除此之外，还应当确保传力的明确性以及结构设计方面的经济性。倘若是那些传力相对复杂的剪力墙布置的话，应当就各方面影响因素加以有效的分析，如果条件允许可借助于其他手段，进而来确保结构设计的稳定性。^[2]

四 、结语

综上所述，剪力墙结构属于建筑中比较关键的一项结构形式，其凭借抗侧移刚度大等优势在建筑行业中得到了广泛的应用，并能够大幅度增强建筑功能以及结构的安全性。因而，科学恰当的就其进行应用，能够有效增强高层建筑物的抗侧刚度，而且也可以促使高层建筑物保持较强的抗震性能，确保其综合质量，适当的就其应用能够有效促进建筑行业的稳态发展。

参考文献：

[1]金霄.浅谈高层建筑剪力墙结构设计思路与应用[J].建材与装饰，2018（23）：95-96.

[2]邬新文.高层建筑中剪力墙结构设计的应用探究[J].四川水泥，2017（11）：101.