高层剪力墙结构设计几点认识

黄锡俊

重庆基准方中建筑设计有限公司 重庆 400039

1 判定剪力墙结构是否为高层结构

根据《高规2.1.1》条‘10层及10层以上或房屋高度的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。’判别建筑是否属于高层建筑。注意重庆地区结构高度应从结构嵌固点算起至房屋主要屋面高度，不包括凸出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。因为高层与多层在规范要求上有部分是不一样的（比如：整体指标的计算、抗震构造措施的变化等等）。所以在方案初期我们应明确所设计剪力墙结构到底是多层结构还是高层剪力墙结构[1]。

2 确定剪力墙结构体系

我们利用建筑专业给定的墙体，布置钢筋混凝土墙（即剪力墙），《抗规》称为抗震墙，《高规》称为剪力墙、也称之为钢筋混凝土墙。

剪力墙结构体系：剪力墙和由于剪力墙开洞而形成的连梁组成的结构。连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。一般在风荷载和地震荷载的作用下，连梁的内力往往很大。同时连梁也是第一道防线，能够很好地起到耗能的作用。连梁跨高比一般不小于5，《高规7.1.2》建议宜大于6。连梁越柔，协调变形的能力越强，延性越好。高层剪力墙结构中，要保证连梁是延性破坏，起到耗能的作用，保证强墙弱连梁。我们在设计时尽量避免采用强连梁（跨高比小于2.5的连梁），采取减小梁高加大跨度的办法达到设计的要求[2]。

3 高层剪力墙结构的受力性能

高层剪力墙结构，风荷载和水平地震作用是影响结构内力、变形的主要因素，高层剪力墙结构可以看成是从其自身地基上升起的竖向悬臂构件，承受着水平荷载和竖向荷载。我们理解高层建筑结构的时候可以把整个结构体系类比悬挑梁来理解；比如：底部加强区的设定类似悬梁箍筋加密区、高宽比就类似悬臂梁高宽比。

4 剪力墙结构与框架结构的区别

框架结构不能做太高，但是对于剪力墙结构，由于其自身刚度较大，抗侧力能力很强，能够做的比较高，因此在高层中普遍应用。是否出现反弯点是框架结构与剪力墙结构主要区别。反弯点是竖向构件与水平梁的线刚度的比值来决定的，墙体的刚度相对于连梁来说是很大的，就不会在墙体内出现反弯点，而框架柱的刚度相对于梁来说不会相差很大，因此会出现反弯点。如果剪力墙出现反弯点就与框架的受力性能接近，这时候结构变形是以剪切型变形为主，在高层结构中要尽量避免。因此《高规》规定了墙肢高度与厚度的比值，当墙肢的截面高度与厚度之比不大于4时，宜按框架柱进行截面设计[3]。

剪力墙的受力特点与连梁的刚度有关。连梁与墙肢的线刚度比值决定着反弯点是否出现，当墙开洞过大的时候，且墙肢高厚比很小的时候，墙肢削弱太多，反弯点就会出现，剪力墙的概念就不成立。

结构设计中，一般的情况是双肢墙或多肢墙的情况，连梁起着连接墙肢，保证墙体整体稳定性的作用。《高规》条文说明：剪力墙结构是以剪力墙及因剪力墙开洞形成的连梁组成的结构，其变形特点为弯曲型变形，目前有些项目采用了大部分由跨高比较大的框架梁联系的剪力墙形成的结构体系，这样的结构虽然剪力墙较多，但受力和变形特性接近框架结构，当层数较多时对抗震是不利的，宜避免。目前六度区重庆，上述结构类型在多层项目当中应用较为普遍，在有条件情况下尽量满足连梁跨高比的要。

5 高层剪力墙结构的设计步骤

所有的结构设计工作步骤：统计外力作用荷载、建立计算模型、计算构件内力、由内力算配筋、构造加强措施。设计详细步骤大致如下：

A、读懂建筑图（此时的建筑图一般只有大平面或者简单的立面，建筑图没有细化）对建筑关系有一个大体的了解。

B、根据经验确定大致的墙厚，以及结构墙体的位置，板块的划分（梁和墙体的布置），并初步建模试算（注意参数设置要正确）更要注意建筑的平面和竖向的体型，这个过程会和建筑专业不断地沟通。

C、根据计算结果，对模型进行调整，整体计算注意几个比值和参数（层间位移角、轴压比、位移比、周期比、刚度比、剪重比、刚重比、层间受剪承载力之比，平均重度）一定满足规范要求；对于连梁和墙体，要注意查看配筋率是否合理。

D、整体指标、单个构件计算满足规范要求并且经济合理之后，模型尽量不要再进行大的调整。并将截面尺寸以及墙体定位提给建筑专业、设备专业。

E、开始绘制施工图：绘制施工图的过程中，或多或少的会对已经调整好的模型进行再次的调整（因为建筑图还在不断完善修改；结构调模型阶段自己没有注意到的问题）。调整模型之后，一定注意对模型结果进行再次的查看，看是否满足规范要求。

6 结语

剪力墙结构是高层建筑结构设计中应用最普遍的一种结构体系，理论也很成熟，以上为个人经验总结，希望在理解设计方面对初期开始接触高层剪力墙结构设计的同事有所帮助。