简析高层剪力墙结构剪力墙的合理布置方案

简析高层剪力墙结构剪力墙的合理布置方案

张彦鹏

新疆鹏达建筑工程有限责任公司

摘要：随着我国社会主义市场经济改革的不断深化和城市化建设速度的加快，在城市规模逐渐扩大、人口数量逐渐增加的环境下，为了解决城市住房用地的严重问题，高层建筑的建设项目得到了不断的增加。在高层建筑建设中，高层剪力墙结构已经成为其主要的结构形式。由于高层建筑对其功能、安全性和质量都提出了更高的要求，这就需要根据高层剪力墙结构的主要特征和设计要点，对高层剪力墙剪力墙进行布置的时候强调其合理性，使高层建筑能够具有更强的抗震性、舒适性和安全可靠性。

关键词：高层剪力墙；剪力墙结构；剪力墙布置

前沿  ：在高层住宅建筑中，剪力墙结构作为主要的承载力结构体系，因其具有室内空间整洁，使用面积大，空间利用率高，无露梁露柱，同时结构整体性能好，抗侧刚度大等优点，而被大量地应用于各地的高层住宅的建筑中。此外，剪力墙结构还具有承载能力大、抗侧刚度强，结构安全稳定性能好的优点。所以在高层住宅建筑中采用剪力墙结构体系十分符合人们对住宅的使用和功能要求，适合在高层建筑的住宅建设中推广应用。因此，在我国的高层建筑特别是住宅建筑中应用和发展剪力墙结构具有一定的必要性。

1剪力墙结构形式特点

剪力墙又称抗震墙，该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小，承载力大，延展性较好，因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性，其间距较小，空间会显得稍微局促，因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑应用较少。另外，剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大，且横向刚度大，因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分，室内空间会显得更为简洁、宽敞，但剪力墙不能进行拆除或破坏，对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛，室内布局改造的灵活性得到增加，但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的，虽然降低幅度较小，但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。

2剪力墙分类

对目前情况进行分析，根据剪力墙性质可以将其分为下述几种类型：（1）实体墙。实体墙的承受载荷性能较好，同时具备良好的抗弯性能，通常情况下墙体不开洞或者存在少量小尺寸洞口。（2）整体小开口剪力墙。多数情况下，如果墙上开口面积大于全部剪力墙15%，通过受力分析能够发现，本来在洞口为直线分布的正应力移动到洞口两侧，虽然不会引发异常问题，但是可能因为外力因素导致反向弯曲情况。（3）壁式框架。洞口尺寸较大，连梁线刚度同墙肢线刚度较为贴近的墙体便是壁式框架。

3剪力墙空间可利用率高

高层剪力墙结构和建筑楼板之间构成了一个受力结构体系，因此对建筑来说，在结构上比起梁柱结构，显得更加宽敞及简洁。再加上在建筑中的楼盖上，通常情况下都不会设置梁和平板，这样就可以使建筑的高度显得较高，使空间具有较高的可利用性。

4剪力墙合理布置的原则

4.1剪力墙结构选择的合理化

在建筑物整体方案布置上，剪力墙应尽可能满足的布置原则。在剪力墙结构中，不同的布置方案将会对建筑物的刚度中心以及质量中心造成很大影响，当两种结构中心偏差过大时，会增大结构整体的扭转效应，产生不利影响。因此，在结构设计中，为了保持建筑的刚度中心及质量中心接近或者重合，应尽可能满足“均匀、对称”的布置原则。

4.2剪力墙刚度的合理化

力墙的布置除应保持刚度中心与质量中心接近或重合的要求外，也应该保证沿房屋横纵两个方向双向布置的要求，从而保证结构在两个方向上的刚度尽量接近。

4.3剪力墙数量的合理化

在高层剪力墙结构中，高层建筑结构所具有的抗震性强弱与剪力墙的数量具有紧密的关系。若高层建筑处于地震区域，那么要是剪力墙的数量比较少，那么就会导致高层建筑结构能够进行抗侧的刚度比较小，从而导致建筑出现较大的变形；而若是剪力墙的数量比较多，又或者是墙肢的长度保持不变，但是墙肢具有较大的厚度，则会导致高层建筑结构的抗侧性刚度较大，那么在地震的作用下就会导致结构本身的自振周期逐渐缩短，从而使建筑的上部结构出现的内力增加，影响了高层建筑的使用寿命。因此，对剪力墙的数量要进行合理化的选择。

5高层剪力墙结构剪力墙的合理布置措施

5.1剪力墙结构的平面和立面布置

5.1.1剪力墙结构平面的合理布置

对于剪力墙结构来说，水平荷载能力是其在设计的时候具有主要决定作用的因素。因此在进行平面设计布置设计的时候，要尽量使墙肢得到对应，剪力墙要具有成对性，从而经由连梁形成一个筒体；而在电梯间或者是楼梯间对剪力墙进行筒体布置，能够使筒体的作用得到充分的发挥；而在转角位置上要尽可能地进行布墙，因为角部的墙体对结构进行扭转具有较大的作用，所以能够对结构的抗扭刚度进行大幅度的改善。

5.1.2剪力墙结构立面的合理布置

为了能够使轴压比得到更好的满足，并且满足其他的条件和要求，对墙体的截面进行有效的减小，并且对墙体的变收截面进行合理的控制和减少，从而满足截面越小，结构所需钢量就越少的要求。

5.2剪力墙荷载能力的合理取值

对于高层剪力墙结构来说，会受到混凝土构件较大的容重。因此若是没有对剪力墙的荷载能力进行合理化的取值，那么则无法对剪力墙结构进行相应的优化。通常情况下，对荷载能力没有进行合理取值的情况主要包括了以下几个方面：

（1）对具有较大荷载程度的楼梯间及卫生间等进行局部性区域的荷载能力取值；（2）对高层建筑的装修荷载能力和面层的做法没有进行合理化的计算，对管线进行埋设的具体情况不够了解就采取偏大数值的方法进行统一计算。为了能够更好地对剪力墙荷载能力进行合理取值，可以对门窗等有关洞口进行合理性的折减。而对于不同的墙体材料，其所具有的荷载能力具有较大的差别，再加上灰砂砖荷载、幕墙荷载以及混凝土砌块的荷载能力上具有较大的差距，因此在进行布置设计的时候需要对墙体材料进行明确性的选择。对于高层建筑来说，应采用合适的轻质墙材。

5.3剪力墙高厚度的合理选择

为了能够使剪力墙结构的延性得到充分的满足，一般情况下，剪力墙的墙肢长度都不会超过8米。而高宽比例比2大的细高剪力墙的延性比较好，因此能够避免高层建筑结构出现剪切破坏的现象。而对于剪力墙的厚度来说，根据相关的规范和标准，为了能够确保剪力墙具有较高的稳定性和较大的刚度，要在剪力墙结构上满足其位移比、周期比等各种指标，一般情况下会采用L、T、Z或者是十字型的截面方式来进行布置设计，通常剪力墙的厚度选择是200mm，以此来满足剪力墙的刚度和稳定性。

6结束语

综上所述，在建筑行业发展速度不断加快的环境下，高层剪力墙结构作为目前高层建筑结构的主要方式，因此在对高层剪力墙结构进行设计和布置的时候，要对高层剪力墙结构进行全面性的了解。根据建筑的具体情况和设计要点，严格遵循高层剪力墙结构合理布置的原则，对高层剪力墙结构剪力墙的合理布置采取相适应的措施，对剪力墙结构的平面、立面、荷载能力和高厚度进行合理的选择和布置，以此来满足高层建筑的结构安全性要求，确保高层建筑的质量，促进建筑行业的可持续性发展。

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