王歡 袁立娜

摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)在當前建筑形式中普遍存在，高層民用建筑已經(jīng)成為居住型住宅的主要形式。良好的剪力墻結(jié)構(gòu)設計能顯著提升高層民用建筑穩(wěn)定性及建筑抵抗地震的能力。高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計人員必須把握住結(jié)構(gòu)設計特點，從優(yōu)化具體的剪力墻結(jié)構(gòu)設計和計算環(huán)節(jié)出發(fā)，改善高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：高層民用建筑;剪力墻結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設計

一、高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設計特點

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)的設計特點

高層民用建筑結(jié)構(gòu)受力具有軸向變形、側(cè)移控制、結(jié)構(gòu)延性和水平荷載等幾個主要特征，在進行高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計時應該保證其具有以下特點：結(jié)構(gòu)自重大、抗側(cè)剛度大、側(cè)移小、吸收性能較好、能夠減弱地震帶來的沖擊等。一般來說，高層民用建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)的高度和厚度都較大，抗剪切力的機械強度在荷載下的能量消耗較小，所以在對二十層以上的高層民用建筑進行設計時可以以全截面抗彎為依據(jù)來計算剪力墻截面彎曲破壞的最大極限承載力，可以知道洞口越小，剪力墻的整性能就越好。另外，這種設計下的剪力墻還能對整體的空間結(jié)構(gòu)進行合理劃分，使室內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)變得更加簡潔美觀。但是要注意的是，剪力墻結(jié)構(gòu)是混凝土構(gòu)件，也就是說它本身是有一定的重量的，這就很容易在地震時引發(fā)嚴重的地震反應，并且剪力墻的結(jié)構(gòu)還有一定的抗側(cè)剛度使地震時的反應進一步加大，進而在一定程度上使得建造費用增加，所以在實際的建造中應先對剪切力的結(jié)構(gòu)特點有一個清楚的了解，把握好高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的特點。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)的分類

剪力墻的結(jié)構(gòu)設計和實際的建筑結(jié)構(gòu)和施工特點有關(guān)，根據(jù)上述特點才能決定是否有開洞的必要，如過在設計當中確定需要開洞，那相關(guān)的施工人員就要考慮所開洞的大小，并且根據(jù)洞開與否和其實際的大小我們可以將剪力墻分為以下幾種類型：實體墻、整體小開口剪力墻、多肢或多肢剪力墻、壁墻框架[3]。其中實體墻就是開洞面積較小或者不開洞的墻，它的受力特點主要就是沒有突變也沒有反彎點，它是以彎曲型為主。整體小開口剪力墻就是指洞的面積大于百分之十五但是開洞面積仍然較小的墻，這種墻的受力特點就是彎矩圖發(fā)生突變，但是整個高度上沒有反彎點或者是只有個別的地方有反彎點。多肢或多肢剪力墻就是指洞面積較大的墻，這種墻的受力特點和前面說的整體小開口剪力墻的特點大致相似。壁式框架相比于前面兩種它的洞口面積還是比較大的，彎矩圖在樓層出發(fā)生突變，并且在很多樓層處都出現(xiàn)反彎點。

二、結(jié)構(gòu)設計要求

剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式能夠承受建筑水平及豎向荷載，防止結(jié)構(gòu)受剪破壞。剪力墻又稱為抗震墻，側(cè)向變形小，延展性好且能承受較大的荷載，表現(xiàn)出優(yōu)秀的抗震性能。在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計時需要滿足以下設計要求：①懸臂剪力墻墻肢的結(jié)構(gòu)設計，要設計好墻肢底截面的設計;②按照設計標準中的墻體洞口對剪力墻進行分類，可分為整體墻與連肢墻。不同的墻體類型需要進行不同的細節(jié)設計;③做好連肢墻的結(jié)構(gòu)設計。尤其要注意墻肢較小時的墻肢軸壓比值的計算。當連肢墻的洞口開的較大降低了墻肢剛度時，此時要將連肢墻看作框架結(jié)構(gòu)進行設計。把握住剪力墻結(jié)構(gòu)設計的具體要求，在設計過程中不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計細節(jié)，是高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計的重要內(nèi)容。

三、高層民用建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設計及優(yōu)化

（一）剪力墻設計要為后續(xù)的建筑改造留有余地

在實際的設計當中應該為后續(xù)的設計改造留有余地，保證剪力墻主體在能滿足其結(jié)構(gòu)剛性的同時也為門窗的設計的留有空間，切記不能隨意建造，要避免重復挖掘門洞。在設置剪力墻的空洞位置時要提前做好規(guī)劃，將墻體分為若干個部位，并且將門窗均勻分布在這些部位當中。

（二）合理布置剪力墻平面

針對剪力墻平面的設置應該注意以下幾點：首先，就是要保持剪力墻平面的對稱均勻，讓剪力墻面的重心和整個結(jié)構(gòu)剛度的中心盡最大限度重合，從而降低扭矩，對直并且拉通內(nèi)外的墻體。其次，在設計抗震剪力墻時要盡量設計兩側(cè)都有剪力墻的方案，排除一側(cè)有剪力墻的方案。再次，就是在設計剪力墻時要盡量使其沿著中心軸線的方向?qū)ΨQ。最后，就是在設計時要注意剪力墻的抗側(cè)力不能使其剛度太高，在實際設計當中可以借助公式T=（0.05-0.06）n，其中T是經(jīng)驗公式，n是剪力墻結(jié)構(gòu)的層數(shù)，通過這個公式可以確定剪力墻剛度的大致范圍，并且保證剛度和剪力墻的層數(shù)相匹配，進一步拓展其有效空間和承載力。

（三）正確處理剪力墻的墻肢

在設計剪力墻時應該保證它有一定的延展性，尤其在針對一些較高的剪力墻的時候應該盡可能用一些具有較好的延展性并且能夠用彎曲的剪力墻來替代原來的剪力墻，提高其機械強度。針對一些長度較大的剪力墻可以通過開洞的方法將長墻體分割成為單個的并且均勻的墻段，這種小墻段不容易出現(xiàn)裂縫，即使有裂縫也較小，進而可以最大限度發(fā)揮剪力墻中鋼筋的支撐作用。由于大墻肢很容易在地震時發(fā)生發(fā)生破壞，所以在進行設計時對于那些長度大于八米的墻肢可以采用開洞的方法減少地震帶來的影響。

（四）合理處理邊緣構(gòu)件

剪力墻的邊緣構(gòu)件有兩種分別是構(gòu)造型邊緣構(gòu)件和約束型邊緣構(gòu)件，在設計時應該根據(jù)剪力墻的具體結(jié)構(gòu)進行選擇。針對那些下部位于加強位置上的和不具有抗震性能的高層民用建筑的剪力墻應該選擇構(gòu)造型邊緣構(gòu)件，針對那些加強位置和臨部上層以及高層民用建筑和重荷載下墻體的軸壓比平均值等于或大于下表所規(guī)定的數(shù)值時，一般選用約束型邊緣構(gòu)件。

四、結(jié)語：

綜上所述，剪力墻作為高層民用建筑的一個重要結(jié)構(gòu)，它設計是否合理關(guān)系到整個建筑結(jié)構(gòu)安全性和防震性，所以一定要合理設計剪力墻。在設計時一定要根據(jù)建筑的實際情況選擇合適的剪力墻設計方案，設計合理的門洞、過渡層、剪力墻平面，并且選擇合適的邊緣構(gòu)建，嚴格遵循相應的剪力墻設計原則，進而保障建筑結(jié)構(gòu)能夠承受相應的荷載和水平壓力，充分發(fā)揮其建筑結(jié)構(gòu)的堅固性，為居民提供安全的住房環(huán)境。

參考文獻：

[1] 宋克威，孟強.談幕墻設計對建筑外立面設計的影響[J].城市建設理論研究，2014（14）：67.

[2] 夏志華.探析幕墻設計對建筑外立面設計的影響[J].商品與質(zhì)量，2016（39）：123.

[3] 陳潔.探析幕墻設計對建筑外立面設計的影響[J].江西建材，2015（24）：37.