高层建筑结构特点与剪力墙设计探讨

刘亮

摘 要：随着改革开放的不断发展和我国城市化进程的不断推进，对于建筑行业的建设水平也有了新的标准，对于高层建筑的结构设计也有了更高的要求，剪力墙是高层建筑结构中重要的组成部分，良好的剪力墙结构设计对于提高整个高层建筑质量有着重要意义。本文将围绕高层建筑结构特点，对剪力墙的设计展开分析探讨。

关键词：高层建筑;剪力墙结构;设计探讨

前言：

关于剪力墙这个名词的出现是在上世纪60年代，因为剪力墙结构特点能够有效地减少移位、加大强度、承载各种内力效应、抗震效果也大大提升，因此，在高层建筑中得到了广泛的应用，无论是对建筑人员还是建筑使用人员都提供了极大的便利，剪力墙结构也因此得到了社会各界的广泛关注，在高层建筑中也不断提高着自身的重要性和必要性。

1、高层建筑结构特点与剪力墙设计特点

1.1高层建筑的结构设计特点分析

随着改革开放的不断发展推进，为保护好人民群众的生命财产安全，推动社会的和谐稳定发展，高层建筑要保质保量的稳步推进。关于高层建筑结构设计的特点中水平力是设计的主要因素，就目前来看绝大多数剪力墙的设计建造是采用以重力为核心的竖向荷载结构，虽然竖向荷载结构仍然在高层建筑结构设计中占据着一席之地，但是起着决定性作用的还是水平荷载，因为建筑本身的重量和楼层截面的使用荷载在竖向结构作用下会产生的轴力和弯距数据，对于高层建筑来说竖向荷载一般意义上都是一个定值，因此，要求剪力墙的各项数据都要统计计算的十分精确，才能保障整个建筑的质量。高层建筑随着高度的增加、不同材料的应用、创新的建筑形式和结构体系的出现使得侧向位移迅速增大，这使得对于结构中强度和抗侧刚度有了极大的要求。对于高层剪力墙结构的设计，要在其经济合理性、结构合理性、使用合理性上综合考虑以取得最优效果。

1.2剪力墙结构特点分析

随着近些年建筑行业的逐步兴起，高层建筑物因其矗立在城市坏境中较为明显，受到了社会各界人士的广泛关注。剪力墙因其独有的特性在建筑行业中被广泛应用，对于剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法，此种方法取得数据较为精确，同时适用于各种类型的剪力墙结构计算。通过合理的设计，能够使得剪力墙的抗震性和延展性得到最大化的实现，通过相关数据的收集，在多次大地震中，对于剪力墙结构的破坏很小，可以说明剪力墙结构设计有着很好的抗震性能。但是，剪力墙结构也有着一些不足，比如说在建筑建设过程中，剪力墙的建造间距一般较小，平面布置过程中不能够很灵活的变通，使得建筑空间的设计受到一定的限制。因此，對于高层建筑过程中使用剪力墙结构，可以采用框支柱等进行转换，以扩大建筑空间的实用性。

2、高层建筑剪力墙的结构设计原则

对于剪力墙的设计布置上不能太过于集中，使得整个高层建筑结构要保持合适的侧向刚度，不能过大也不能过小，刚度过大会加大剪力墙本身的重量，减少剪力墙的抗震性，使得建筑在地震过程中更容易发生墙体倒塌。刚度过小会使得剪力墙无法发挥其在高层建筑中本身的价值作用。在剪力墙设计建造过程中，最好采用沿着主轴方向、多向和双向建造，以维持剪力墙的结构稳定，使不同方向的剪力墙连接在一起，减少了拉通力。剪力墙在数量分布上要适当、均匀，各个方向的侧向刚度要近似，才能更好的发挥减震抗震作用。

对于加强剪力墙平面外的抗变形承载力和荷载刚度，可以在墙内设置建造一些暗柱、扶壁柱等构件，采用减少梁端弯矩的措施，来加强剪力墙的抗弯能力和截面承载能力，以提高高层建筑的质量和性能。剪力墙上的门窗或者洞口的设计数据一定要精准，不能偏差，上下一致，成行布置。才能保持好承重墙的承重能力，避免发生一系列影响建筑质量的问题。同时，在剪力墙布置建造过程中，要按照从下到上的顺序连续的建造，以方便以后各个环节有序进行。

3、高层建筑剪力墙结构设计要点

3.1剪力墙的结构设计布置技巧

大多数剪力墙会沿着主轴方向进行设计建造，但是对于特殊的L型、Z型、T型等，就要采用沿两个轴线或多个轴线设计布局。一定程度上避免单向设计建造的情况，内外剪力墙采取拉通对直的设计方法，为了提高剪力墙结构设计质量和提高剪力墙刚度，使两者中心能够重合，不会出现较大误差。布置合适的剪力墙方案，提高空间利用率，增大建筑实用性。如若剪力墙之间距离过于稀疏，就会导致侧向刚度过小，进而减少剪力墙的经济实用性。再者，由于在剪力墙的建造过程中会出现洞口，高层建筑则受剪力墙洞口大小和数量的影响，因此，要尽量避免出现三个以上的洞口过于集中的出现在交叉墙附近，其中，剪力墙所涵盖的门窗洞口的设计建造要上下对齐，在剪力墙中不能承载楼面的主梁。

3.2注重转换层结构的设计

随着高层建筑的逐步建立，关于高层建筑的创新形式和功能也多种多样，其结构布局也随之多样化，这就需要在设计建造中设置一些转换结构，以适应多样化结构形式，对高层建筑的上下部分进行连接，特别是有些底部具有较大空间的高位转换部分，在结构布置上要特别注意，可以选择那些重量和高度都比较小的构件进行转换，可利用水平力作用来检查转换层之间的位移角度是否合适。在设计布局之初，相关设计人员需要进行大量的计算，通过精准的数据，以便于得知其中哪一部分是薄弱的，然后通过内力分配的相关专业知识来具体分析，解决相应问题，对薄弱部分进行适当调整来完成转换层结构的设计。

3.2加强剪力墙底部设计

对于整个剪力墙的建造布局来说，其底部设计对整个剪力墙的承载能力起着决定性的影响。剪力墙是高层建筑中特别重要的承重结构，为了满足高层建筑承载的需求，就要加强剪力墙的底部设计，就目前来说，在建筑过程中为剪力墙增设底部加强墙能够行之有效的增大剪力墙的承重能力，由于增添了加强墙，剪力墙各部分环节涉及复杂，所以对接下来一系列的剪力墙施工建造产生了一定影响，因此需要对各个环节优化配置，以加强剪力墙底部设计。

结语：

综上所述，剪力墙的设计建造对于高层建筑来说有着很重大的作用，直接影响着整个建筑的质量，根据具体情况优化剪力墙的结构设计，可以在一定程度上提高高层建筑的经济性、实用性、抗震性、可持续性，保障剪力墙的设计质量就是保障高层建筑的施工质量，对人民群众的财产安全也发挥着积极作用，推动了国民经济的发展，加快了城市化建造的步伐。

参考文献：

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[2]王刚.高层建筑结构中剪力墙结构的要点分析[J].商品与质量（房地产研究）.2015.01

[3]王清洁.浅谈高层建筑剪力墙结构优化设计[J].建筑建材装饰.2015.01