高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

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　　【摘  要】为了满足社会和经济发展对住房的需求，高层建筑逐渐成为了建筑工程中重要的组成部分。高层建筑作为城市设施的一部分，一定程度上代表了城市的形象，同时它也象征着经济发展的水平。在经济飞速发展的当今社会，给建筑行业提供了良好的发展环境，但也对建筑数量、质量等有了更高标准的要求。建筑水平是现代化发展的标志。将钢筋混凝土剪力墙结构应用到高层建筑中，能有效提高建筑的稳定性，保证建筑物的使用安全。采取的建筑方法不同，对资金的需求也会不同，因此需要对钢筋混凝土剪力墙结构的设计进行研究，以实现节约成本，提高建筑质量的目的。
　　【关键词】钢筋混凝土;剪力墙结构;设计方法;优化措施
　　一、剪力墙结构设计的原则
　　1.1剪力墙的厚度一般比较小，而高和宽的尺寸却比较大，受力形态接近于柱体。但是它与柱体还是存在一定的区别，主要表现在剪力墙肢长与厚度之间的比值，在比值小于等于3时，可以按照柱体来设计，当比值在3～5之间时，被视为异形柱，需要按照双向受压构件设计。
　　1.2剪力墙的主要特点：在同一平面内荷载力和刚度比较大，而在平面外的荷载力和刚度就相对较小。因此，需要注意不要在平面外接搭，如果实在避免不了时就要按照相关规定采取相对应的措施，确保剪力墙平面外的安全。
　　1.3在剪力墙的结构设计中，墙属于一个平面构件，在承受着沿着平面作用的水平剪力和弯矩之外，还需要承担竖向压力。由于在多力结合状态下工作，除了要满足刚度的要求之外，还需要满足非弹性变形下的延性。
　　1.4墙体的设计主要是计算水平和竖向作用下的结构整体的内力，在求得内力后，根据偏拉或者偏压来进行斜截面受剪荷载力和正截面荷载力的计算。
　　二、高层住宅钢筋混凝土剪力墙设计要点
　　2.1水平荷载在剪力墙设计时发挥巨大作用
　　高层建筑不同结构和自身的自重、荷载产生的轴力和弯矩大小有直接的关系，且和楼房的高度呈正比。对于同一个高层建筑而言，自重和其他竖向等荷载基本都是呈现一定的比值，其反应出来的数值都会和本身的结构特性有很大的关系，甚至会在使用的过程中产生较大幅度的变化。
　　2.2产生较大的轴向变形
　　在广大高层建筑建设的过程中，竖向的自重将会产生较大的载荷，如果不对其进行合理控制的话，将会使得其在使用的过程中产生巨大的轴向变形，进而对连续的梁弯矩产生较大的影响。另外，在使用的过程中也会对不同构件的侧移产生很大的影响，最终使得整体结构变得更加不安全。
　　2.3高层剪力墙结构内部的侧移因素
　　在水平荷载的条件下，随着建筑高度的不断增加，不同建筑将会在使用的过程中产生不同程度的位移。所以，在水平荷载的作用下，尤其应该将侧移控制在规定的范围内。
　　2.4结构延性一直都在高层建筑结构的设计中发挥重大的作用
　　在地震的环境下，高层建筑将会在使用的过程中产生更大的变形。因此，为了能够让建筑进入到塑性阶段之后有更强的变形能力，从而使得建筑不会因此倒塌。所以，在必要时必须采用一定的构造措施，使建筑本身有足够的延性。
　　三、高层建筑剪力墙结构分析
　　3.1框架部分
　　当发生地震时，由框架和剪力墙两个部分来共同承担地震对房屋的倾覆力，如果框架承担的部分大于倾斜力矩的50%以上时，说明大部分的框架已经在建造的过程中居于主体的地位，尤其应该在之后加强其抗震能力。如果按照纯框架的要求来确定抗震的等级和轴比，则可以通过纯框架规定的限制来有效地实现。另外，也可以取框架结构和剪力墙结构之间的值来有效地设定高度和宽度的比，当框架部分承担的百分比接近于0时，尤其应该让剪力墙结构的内部设置合适的高度和宽度比;如果框架部分承担的百分比已经接近于100%时，则应该取接近于高度和宽度的比值。
　　3.2框架剪力墙内部总剪力的调整
　　框架剪力墙内部的抗剪刚度较小，所以，如果一旦发生地震，剪力墙应该承担因为地震而引发的总剪力。正因为框架柱只能承担很小的一部分，所以其地震作用所产生的内力也应该很小。如果仅将框架作为抗震的第二道防线，那么未免显得过于单薄。只有规定让所有的框架承担的地震剪力都不应该小于一定的值，才能够更好地增强其抗震能力。最后，一定要在所有楼层的剪力系数最小的背景下才能够调整框架剪力系数。
　　四、高层混凝土剪力墙结构优化方案
　　4.1底层框架柱布置
　　如果采用底部框架剪力墙的结构，底部转换柱的柱距不能够太大，8m以内是比较好的控制，为了尽量避免二次转换，最多只能够在一根框架梁上设置一扇非落地的剪力墙。在功能方面，底部框架剪力墙的民用建筑大多是商业建筑，上部结构可分为两个开间，无论上层建筑用于办公或住宅，其上部结构所对应的开建的尺寸都能够满足这个使用功能。同时，考虑到大框架梁的高度一般为梁跨的1/8～1/5，如果柱间距过大，则梁截面及其配筋率将超过极限，也很容易出现梁的剪力、弯矩超限，造成严重的安全隐患。
　　4.2连梁设计
　　作为一件耗能构件，如果剪力墙连梁被剪切破坏，就会对于建筑物的防震抗震非常不利，并且大大降低结构的延性。因此要非常重视对于连梁的强剪弱弯计算，以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。一定不能人为加大连梁的纵筋，这会导致难以满足连梁强剪弱弯的要求。同时也不能一味的增加箍筋，如果连梁的结构控制条件没有被满足，盲目的提高箍筋率会导致剪切破坏发生在箍筋尚未产生作用之前。而针对连梁截面的抗剪计算，对于那些跨髙比大于2.5的连梁，把它的剪力设计值乘以增大系数是必须的。
　　4.3长墙肢的处理
　　髙层建筑剪力墙的结构还必须具备足够的展延性，特别是对于具有细高形状的剪力墙，即具有较好的延性和弯曲破坏性能，从而可以避免脆性剪切破坏。然而，在长墙肢的情况下，为了满足每个壁的每个截面的高度与宽度之比都超过二，就需要采用开洞的方法，以此来把长墙分割，称为一段段小而均匀的墙段。另外，当墙体截面长度较小时，由于弯曲引起的裂缝宽度相对较小，因此可以充分发挥箍筋对于剪力墙的加固效果。
　　五、结束语
　　在建筑行业朝着高层建筑形式快速發展的过程中，剪力墙结构的运用越来越广泛，需要将剪力墙结构的优势发挥到最大，以提高建筑的安全性和抗震性。因此需要结合实际情况进行科学合理的设计剪力墙结构。对钢筋混凝土剪力墙结构的设计优化，不但能保证设计方案的可行性，同时能实现资源的节约和环境的保护，促进生态健康发展。
　　参考文献：
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　　[3]王剑.高层建筑结构设计中剪力墙结构关键点分析[J].建筑节能，2017（07）.
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　　（作者单位：中国建筑东北设计研究院有限公司）
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