高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析

高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析

张洪杰

徐州新腾置业有限公司 江苏徐州 221000

摘要：随着我国城市化建设进程不断加快，建筑需求的增加，建筑领域不断扩大市场规模，许多的建筑物的楼层高度越来越高，层数也越来越多。在建筑行业的高层建筑结构设计当中，剪力墙结构占据着主要的地位，剪力墙结构具有的刚度大等众多优点使得高层建筑结构设计中广泛的应用到了它。本文对剪力墙结构进行了详细的探讨，分析了剪力墙结构在高层建筑结构设计中的各个要点。

关键词：高层建筑；结构设计；剪力墙结构

1. 引言

一般我们所说的剪力墙结构包括连梁和墙身两部分，剪力墙结构有着承压能力高、载重能力强、刚度大、用钢量少等优点，被广泛的应用在高层建筑结构设计选择当中，比如高层酒店需要房间的占比较小，需要更多的分隔墙，剪力墙结构这时就可以发挥出其应用的功效，进行墙体的设计，使得房屋的分隔墙与承重墙之间能够相互的协调，给酒店带来更大的经济利益。建筑施工人员要加强对高层建筑结构设计的认知，分析剪力墙结构的各个要点，使得剪力墙结构能够被广泛的应用，保证高层建筑的施工质量。

2. 剪力墙结构的概述

1. 剪力墙的定义

以往的高层建筑中通常采用框架结构的设计来进行建筑的施工工作，现在通过剪力墙结构对框架结构的替换，使得建筑物的质量大大的提高，建筑物有了更好的承载能力，还能够对建筑施工中混凝土的使用能力有一个提升。剪力墙结构的核心有两个，一个是连梁，另一个就是墙身，剪力墙结构的应用，使得建筑物能够有更强的刚度、更高的全局性、更好的承重能力，从而进一步促进了剪力墙结构的广泛应用。在一般的高层建筑施工项目当中，剪力墙结构技术是被广泛应用的一种技术，它能够将建筑当中的承重墙与分隔墙相配合，从而大大的降低建筑施工的投资成本[1]。

2. 剪力墙的特点

1. 优点

如果在高层建筑施工项目当中，充分的使用剪力墙结构设计水平不断的，能够对建筑施工项目的施工材料的消耗造成一定的影响，降低项目的建设成本。剪力墙结构的应用具有很多的优点，比如抗震性能强，刚度也较强，所具备的承载能力也相对较高，特别是在高层建筑的水平抗压力上。如果在高层建筑施工项目中，加入剪力墙结构的设计，能够保证高层建筑的承重墙与分隔墙相互匹配、相互配合，使得高层建筑的质量能够有所保障，高层建筑也能够有更长的使用期限。

2. 缺点

高层建筑解雇设计当中，即使存在着很多的优点，但依旧存在着许多的缺点。高层建筑结构设计当中对剪力墙结构的设计，能够使得高层建筑的整体重量增加，从而增加了建筑工程的施工成本，还有可能会减弱建筑物的抗震性功能。当剪力墙机构的承载能力无法发挥出相应的作用时，剪力墙结构的价值也无法充分的发挥出来，虽然我们众所周知剪力墙结构的刚度较强，能够一定程度上对侧边变形的状况进行阻抗，但剪力墙结构在在高层建筑结构设计选择当中，要不断提高整体的强度和硬度，这就会使得高层建筑的建设成本大大的增加。

3. 高层建筑结构设计中剪力墙结构的布置

1. 避免独立小墙身的出现

高层建筑施工项目，在进行结构设计的选择时，剪力墙机构的布置会很大程度上影响到高层建筑的承载力，部分的高层建筑，在进行剪力墙结构的布置时，会存在许多单一独立的小墙身，这些小墙身的出现会一定程度上影响到整体的高层建筑施工环境，使得建筑工程施工的难度有所增加，很大程度上会对高层建筑结构设计中剪力墙结构的布置工作造成一定的阻碍性。为了很好的应对这种情况，高层建筑结构设计当中要采取合理有效的措施[2]。

2. 短肢剪力墙的结构选择

高层建筑施工工程会对建筑物的抗震性做出一定的要求，如果高层建筑中要想提高自身的抗震性能，一般都会采用短肢剪力墙的结构，从而使得高层建筑结构的布置更加的灵活。然而，短肢剪力墙结构虽然表现出了一定的灵活性，但是高层建筑施工项目中，对短肢剪力墙结构的应用，可能会对高层建筑的抗震性能造成一些不利的影响。所以，如果要应用短肢剪力墙结构，应当具体问题具体分析，因地制宜的进行慎重的选择，不能只看到短肢剪力墙结构的灵活性优点。短肢剪力墙结构的选择，首先要以高层建筑结构的设计为基础，其次按照高层建筑结构的抗震施工需求来进行具体的选择，保证高层建筑结构设计中的各个要点都能够达到抗震性能的标准。

3. 高层建筑剪力墙节结构设计的刚度力度

在高层建筑施工项目当中，对剪力墙结构的设计，要充分的把握好刚度和力度的特性，把握好刚度力度能够影响到整个高层建筑结构设计的成效，很多的建筑施工项目的，为了使得刚度力度增加，专门的缩减建筑施工的工期，让建筑结构的刚度力度能够被有效的增加。然而，缩减建筑施工工期的行为，很大程度上会加大建筑施工材料的消耗，降低剪力墙结构所发挥的经济价值，在同一时间内，如果高层建筑受到地震的影响，很大程度上会影响到高层建筑剪力墙结构的整体指标水平，从而使高层建筑截面设计工作的难度增加，影响到剪力墙结构的布置工作。所以，要有效的把控好高层建筑结构设计当中，剪力墙结构设计的刚度力度，使其达到相关的标准。

4. 高层建筑中剪力墙结构的连梁和墙身设计

1. 连梁的设计

连梁，是在剪力墙机构设计当中的一种必备的结构，连梁与墙体作为剪力墙结构中的两大结构，在高层建筑中发挥着相互协调、相互配合特性，一般来说，大多数的建筑整体结构都是具备刚度力度的，同时都具备一定的抗震能力，这些能力的体现都是由两大结构的相互配合而构成的。在建筑整体结构当中，连梁能够很好的连接墙肢，使得剪力墙结构有所提高，通常来说建筑的剪力墙结构设计中，连梁是不可缺少的一部分，对于连梁的刚度计算以及调整的工作是极为重要的，应当科学合理的对连梁的刚度进行折减，从而使得高层建筑整体结构的抗震功能得到有效的发挥。连梁的折减计算，应当控制好折减值是在规定的范围内的，以此来保持一个良好的调整状态。与此同时，连梁的刚度在折减之后，如果没有及时的调整刚度折减值，导致建筑楼层的承载能力无法大多应有的要求，建筑整体结构的就很大可能表现出较差的抗震性，在这种情况中，需要采取积极的措施，调整连梁的高度，减小整体的刚度，从而对地震所带来的影响进行有效的控制[3]。

2. 墙身的设计

剪力墙结构中包括两种结构，一种是连梁，另一种就是墙身，墙身与连梁一样，都在剪力墙结构中占有很大的重要性，对高层建筑整体结构所承受的抗震能力水平有一定的联系，一般建筑墙身结构当中的钢筋结构会影响到建筑整体结构的抗震性，而钢筋结构分为水平与竖向两种类型，在开展高层建筑剪力墙机构设计时，应当要做好两种结构的相互协调、相互配合，水平和竖向的钢筋结构在配合时的验算标准为高层建筑剪力墙结构的抗剪能力，以及高层建筑剪力墙结构的抗弯承载力。要对高层建筑剪力墙结构中的钢筋结构划分出几个等级，在根据地震的等级来进行相应的墙身设计，设定的水平向钢筋与竖向钢筋能够相互协调，提高建筑整体结构的抗震性能。

5. 高层建筑中剪力墙结构参数的控制

高层建筑剪力墙结构设计有一个直接的关系，那就是与剪力墙机构参数之间的直接关系，所以，就要充分的考虑到各个剪力墙结构参数，对各个参数进行合理的控制，使得剪力墙结构的布置更加的科学、合理。剪力墙机构参数包含的类型众多，主要有墙体的刚度比、刚重比、层间位移角度以及位移比等等。在高层建筑施工项目当中，建筑楼层的平均值，与楼层间位移的数值以及水平位移的数值之比，就构成了我们所说的位移比。在高层建筑施工中，对剪力墙结构进行灵活的限值，能够很大程度上减少剪力墙结构偏心力过大的现象，使得剪力墙结构的成效被扭转。同时，施工人员应当清晰的认知位移比的限制条件，在进行位移比的限制时，将剪力墙机构的刚性楼板作为基础参数是一种有效的限制手段，在进行限制手段时，保证位移比参数数值在规定的范围内，从而减少偏心力对建筑整体结构抗震性的影响[4]。

6. 剪力墙结构设计的基本要求

1. 调整高层建筑楼层的剪力系数

高层建筑在开展建筑施工设计时，需要对构建的布置情况进行一定的限制，其中最有效的限制方法，就是开展大开间剪力结构的布置工作，不断的满足建筑施工项目的施工需求。在同一时间，还要对剪力系数进行控制，确保剪力系数稳定在最小值，但要控制在设计标准之内，在高层建筑范围内如果发生了地震，要想提高建筑物整体结构的抗震能力，应当保证建筑整体结构的抗震力，能够与剪力墙结构的抗震力构成一个四比一的比值，从而使得高层建筑整体结构能够有效的抗震，减少地震给建筑安全带来的影响，缩减高层建筑的施工成本。

2. 调整楼层间位移与距离

应当要根据高层建筑所处的地理位置进行考虑，如果高层建筑中刚好处在地震的高发地带，那么就应该对楼层的标准值进行科学的计算，并将弯曲变形的高层建筑计入到扭转变形的数据当中。高层建筑在进行具体的施工工作时，应当重视对楼层与楼层之间的扭转变形以及剪力变形。所以，高层建筑施工项目，应当重视通过楼层的位移来对竖向构件的刚度进行计算。

3. 调整剪力墙结构

如果剪力墙结构的连续性跨高的比值相对较小的话，建筑剪力与弯矩过大的现象就会非常容易出现。按照建筑行业的相关标准来说，如果施工跨度高于标准跨度，那么建筑的连续墙建设可能会无法发挥出应有的作用，而对跨度比道德合理选择，可以有效的控制住弯矩过量或者是剪力过量的情况。在进行高层建筑剪力结构的设计时，对建筑结构的设计进行全面的考虑，从而有效的减少高层建筑的施工成本。

7. 剪力墙结构的设计要点

1. 剪力墙暗柱钢筋的设计

按照建筑行业的相关标准来说，如果在进行高层建筑的剪力墙机构设置时，遇到级别限制的情况，应当增加剪力墙结构中的端柱以及暗柱，能够很大程度上降低地震对高层建筑所带来的影响，同时使得高层建筑的剪力墙抗拉力有所提高，使得高层建筑的剪力墙能够根据稳定性、安全性。

2. 剪力墙结构的设计

高层建筑在施工过程中不可缺少的材料就是钢筋混泥土，对该材料的利用，是保证高层建筑剪力墙结构承载力提高的基础，特别是对建筑水平方向上的承载力控制上。所以，如果开展剪力墙结构的设计工作，应当根据实际情况进行具体的布置，使得剪力墙机构设计方案能够更加的科学、合理，满足施工项目的方案设计需求，在同一时间，施工人员要对建筑的曲线要点进行测量，从而保证对建筑进行合理的规划和设计。值得重视的是，剪力墙结构的设计，应当保证各个步骤都要符合建筑行业要求的规范，充分的考虑到高层建筑的结构特性以及承重能力，使得高层建筑整体结构有更好的抗震性，避免地震给高层建筑使用带来的不利的影响。

结束语：

综上所述，随着城市化建设水平不断加快，建筑行业的需求不断增加，高层建筑结构设计当中的剪力墙结构设计也得到了广泛的应用。因此，就应当加强剪力墙结构技术的应用，充分发挥高层建筑当中剪力墙结构的价值。加强剪力墙结构的设计，能够有效使建筑物的抗震性能有所提高。因此，在建筑行业的未来发展规划当中，加强剪力墙结构技术的研究，推动建筑行业的技术进步。

参考文献：

1. 林书佚. 高层建筑结构设计中剪力墙结构的优化措施[J]. 新材料·新装饰, 2020, 2(15):2.

2. 吕玉平. 预制装配式剪力墙结构设计及若干问题[J]. 幸福生活指南, 2020(45):1.

3. 施澄宇、宋鸿誉、沈银良、朱宏程. 剪力墙偏置的高层建筑结构设计与分析[J]. 江苏建筑, 2020(4):5.

4. 陈利方. 装配整体式叠合剪力墙结构设计探析[J]. 城市建设理论研究：电子版, 2020(14):2.