【摘要】本文簡要介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)形式中的剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，重點(diǎn)就該結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化措施進(jìn)行研究，希望通過該文的分析探索，能有助于工程實(shí)踐，進(jìn)而服務(wù)國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻設(shè)計(jì)；優(yōu)化措施

隨著建筑施工技術(shù)的提高，高層建筑越來越成為當(dāng)前城市建筑的主流，其中由于剪力墻這種結(jié)構(gòu)形式能較大的提高房間使用面積，且造價(jià)相對低廉，以至越來越多的開發(fā)商和購房戶開始青睞采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系的高層建筑。本文著重研究的就是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施。

一、注重空間布置，提高剪力墻結(jié)構(gòu)性能

大量工程實(shí)踐表明，注重剪力墻的空間布置可以提高其結(jié)構(gòu)性能，具體在設(shè)計(jì)上應(yīng)從如下幾個(gè)方面出發(fā)：

1、注重剪力墻布置方式上的設(shè)計(jì)，為了更好地提升剪力墻的結(jié)構(gòu)功能，空間上剪力墻沿主軸方向或其他方向均應(yīng)該科學(xué)的雙向或多向布置，實(shí)踐表明，對于不同方向剪力墻在設(shè)計(jì)上應(yīng)有效地聯(lián)結(jié)，構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)性能，促使剪力墻空間工作性能能夠最優(yōu)化。

2、注重剪力墻豎向布置的連續(xù)性，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較忌諱的就是豎向剛度的突變，在地震中容易造成局部破壞甚至影響結(jié)構(gòu)整體安全。為了有效避免不良的剛度突變的發(fā)生，剪力墻在布置上科學(xué)的做法是從下到上連續(xù)地實(shí)施布置。

3、注重剪力墻的剛度設(shè)計(jì)，大量實(shí)踐表明，沿高度的方向結(jié)構(gòu)剛度要求在合理的范圍內(nèi)應(yīng)允許改變墻的厚度和混凝土的強(qiáng)度等級，這樣的剛度要求目的在于確保剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度逐漸沿著高度的方向連續(xù)地減小。大量研究顯示，如果剪力墻在實(shí)驗(yàn)中沿著高度處于非連續(xù)的剛性變化，將會(huì)導(dǎo)致高層建筑的結(jié)構(gòu)沿著高度方向剛度有可能出現(xiàn)突變現(xiàn)象，不利于結(jié)構(gòu)抗震效果的發(fā)揮。

4、注意過長剪力墻的設(shè)計(jì)，在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，有時(shí)由于建筑功能的要求，剪力墻的長度有可能要求比較長，該情況在設(shè)計(jì)上如圖2所示，做法上可以借助于弱連梁對剪力墻實(shí)施分段連接處理。

5、注重剪力墻洞口布置的設(shè)計(jì)，從工程實(shí)踐來看，剪力墻的開洞方式對剪力墻的力學(xué)性能構(gòu)成了重大的影響。從剪力墻的物理力學(xué)性能要求來看，剪力墻的門窗洞口開洞方式的設(shè)計(jì)原則上要確保其上下對齊，成列地科學(xué)布置，工藝墻肢和連梁的布置尤其要求科學(xué)合理，因?yàn)樗鼈儜?yīng)力分布非常的規(guī)則，借助于規(guī)則的設(shè)計(jì)能夠有效地保證建筑的安全性能維持在較高的水平。

當(dāng)然，如圖3所示在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，建筑有時(shí)需要有不規(guī)則開洞的剪力墻，例如圖3-1為錯(cuò)洞剪力墻； 圖3-2和3-3為疊合錯(cuò)洞墻。不規(guī)則的開洞形式對結(jié)構(gòu)的抗震性能是極為不利的，在無法避免時(shí)，設(shè)計(jì)上應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）、對于一、二、三級抗震等級剪力墻的底部加強(qiáng)部位應(yīng)杜絕使用錯(cuò)洞墻，對于工程中的其他部位如果必須使用錯(cuò)洞墻時(shí)，錯(cuò)開洞口水平之間的距離應(yīng)確?！?000mm（如圖3中的3-1所示），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合多種因素進(jìn)行計(jì)算與分析，在洞口的周邊應(yīng)有針對性布設(shè)有效的構(gòu)造措施；

（2）、對于一、二、三級抗震等級的剪力墻，無論在什么部位都不可以采用疊合錯(cuò)洞墻，除此之外且必須要用到疊合錯(cuò)洞墻時(shí)，在其布置時(shí)必須借助于有限元的方法進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算和分析，同時(shí)應(yīng)該在洞口周邊布設(shè)加強(qiáng)措施（如圖3中的3-2所示），或者采用其他輕質(zhì)材料填充（圖中陰影部分），如此一來可講疊合洞口等效看作為框架結(jié)構(gòu)（如圖3中3-3所示）。

二、注重剪力墻墻肢設(shè)計(jì)與配筋控制

大量工程實(shí)踐表明，注重剪力墻的墻肢設(shè)計(jì)和配筋控制可以有效降低其結(jié)構(gòu)造價(jià)，具體如下：

1、剪力墻的截面厚度可以采用多種尺寸，最小截面尺寸可為180mm（電梯井隔墻可為160mm），按照50mm為模數(shù)增加，不宜只考慮尺寸為200mm、250mm、300mm等。剪力墻的截面厚度符合墻體穩(wěn)定性驗(yàn)算要求時(shí)即可（剪力墻電算結(jié)果不滿足穩(wěn)定性要求時(shí)，可按《高規(guī)》附錄D手算復(fù)核）。

2、剪力墻布置時(shí)盡量減少剪力墻小墻垛的數(shù)量和長度，盡量不采用短肢剪力墻構(gòu)件和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。對由連梁相連的剪力墻墻肢，不按單獨(dú)墻肢判斷其是否屬于短肢剪力墻。（短肢剪力墻指截面厚度不大于300mm且各墻肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻）。剪力墻布置時(shí)盡量不采用框架柱構(gòu)件和端柱，若必須采用，則盡量減小框架柱和端柱截面尺寸。

3、剪力墻底部加強(qiáng)部位的范圍，應(yīng)符合規(guī)范要求即可

4、三級剪力墻（作者所在地為6度區(qū)，故著重論述6度區(qū)的剪力墻結(jié)構(gòu)）底層墻肢截面的軸壓比大于0.3時(shí)，應(yīng)在底部加強(qiáng)部位及相鄰的上一層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。故剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置應(yīng)對底部加強(qiáng)部位范圍內(nèi)的各層各部位核對軸壓比，判定是否需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

5、當(dāng)剪力墻需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件時(shí)，約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值可按規(guī)范要求取值。

6、剪力墻邊緣構(gòu)件縱筋應(yīng)采取多種直徑鋼筋進(jìn)行搭配，使實(shí)際配筋與計(jì)算或構(gòu)造要求配筋更接近，且大直徑鋼筋放置在角部。當(dāng)剪力墻暗柱縱筋非構(gòu)造配筋時(shí)，且暗柱縱筋采用III級鋼筋，建議按SATWE計(jì)算結(jié)果里組合墻（15項(xiàng)）來驗(yàn)算，若驗(yàn)算后暗柱配筋還是偏大較多，建議調(diào)整剪力墻布置。另施工圖應(yīng)注明暗柱縱筋（直徑大于等于14mm）全部采用電渣壓力焊接，否則注明暗柱縱筋搭接長度范圍內(nèi)箍筋加密間距為100mm。

7、剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱筋間距建議為300mm左右。剪力墻箍筋形式要最大限度減小重疊部分，除角部外允許用拉筋處盡量不用箍筋，且采取外大箍內(nèi)小箍的方式。

8、剪力墻墻身構(gòu)造配筋均可按最小配筋率取值即可。

三、結(jié)論

高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程。本文針對剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施僅僅是小方面的見解，望能得到廣大讀者的補(bǔ)充和延伸。

參考文獻(xiàn)：

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