（北京三磊建筑設(shè)計有限公司，北京 100029）

0 引言

我國是人口大國，長年以來人口總量一直呈現(xiàn)出上漲趨勢，這導(dǎo)致我國在近些年出現(xiàn)了土地資源不足的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象說明地面空間已經(jīng)不滿足國民居住需求，必須轉(zhuǎn)換思維開發(fā)新的居住空間，這就催生出高層建筑。高層建筑的出現(xiàn)確實滿足了人們的居住需求，但同樣也帶來了一些問題，其中高層建筑易受地震影響就是較具代表性的問題。面對該問題，經(jīng)過多年研究剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)運而出，逐漸成為了高層建筑架構(gòu)設(shè)計中的核心環(huán)節(jié)，直接與建筑地震安全關(guān)聯(lián)，即剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體布置成果對剪力墻的性能有直接影響，如果墻體布置成果存在缺陷，或不滿足基本要求，就會導(dǎo)致剪力墻性能下降，因此高層建筑的風(fēng)險并不能得到有效控制，例如在地震中因為高層建筑剪力墻性能弱，所以建筑高層結(jié)構(gòu)會在短時間內(nèi)被破壞，甚至有可能倒塌，在這種情況下高層住戶就不能及時撤離，可見剪力墻性能對高層建筑安全有直接影響，在這種情況下如何合理布置剪力墻墻體結(jié)構(gòu)就成為了一項值得關(guān)注的事項，因此有必要針對該事項展開研究。

1 剪力墻墻體布置基本原則

1.1 雙向布置原則

高層建筑的抗震能力取決于建筑空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性取決于建筑的剛度、承載能力，因此要提高高層建筑抗震能力，就要提升建筑的剛度、承載能力，這一點應(yīng)當(dāng)在剪力墻墻體布置中體現(xiàn)。在剪力墻墻體布置中為了起到提高剛度、承載能力的作用，施工人員應(yīng)當(dāng)遵從雙向布置原則來布置墻體，即雙向布置原則下，剪力墻能夠有效加強建筑兩個方向的側(cè)剛度，這種側(cè)剛度在建筑受到震動力時會給對方提供支撐，因此有利于建筑抗震能力，同時在良好的支撐下，建筑墻體的承載能力也會增長，進一步提高建筑抗震能力[1]。

1.2 縱向均勻布置原則

剪力墻側(cè)剛度固然是建筑抗震能力的決定性因素，但側(cè)剛度在墻體布置或后續(xù)施工中可能會發(fā)生變化，這種變化對建筑抗震能力有不利影響。而為了消除側(cè)剛度變化造成的不利影響，在剪力墻墻體布置中還要遵從縱向均勻布置原則，該原則下建筑自上而下的連續(xù)性會增強，使得剪力墻縱向抗側(cè)性能提升，該性能的提升就能抵消側(cè)剛度變化不利影響[2]。

1.3 洞口相關(guān)原則

剪力墻洞口的設(shè)計與布置對剪力墻性能也有很大影響，因此在墻體布置中要予以重視。關(guān)于剪力墻洞口設(shè)計與布置的原則有：其一，要遵從力學(xué)原理進行洞口設(shè)計，設(shè)計中必須對個體洞口的規(guī)范性、洞口之間的整體性進行檢驗，不可隨意、盲目的設(shè)計洞口規(guī)格與布置方案，盡可能采用最優(yōu)方式展開洞口設(shè)計，同時無論洞口設(shè)計如何，設(shè)計成果不能對墻肢與梁的關(guān)系造成不利影響[3]；其二，在洞口設(shè)計中應(yīng)當(dāng)采用有限元方法對剪力墻進行檢測計算，通過計算可知洞口設(shè)計下剪力墻內(nèi)力、位移情況，了解剪力墻受力機理，若發(fā)現(xiàn)受力異常，就要對該墻體上的洞口進行排查，找出所有不規(guī)范洞口，隨后進行改正[4]；其三，在剪力墻墻體開洞中一定要尊重誤差最小化原則來施工，即開洞要依照設(shè)計要求進行，過程中開洞施工人員必須盡可能消除實際洞口與設(shè)計之間的誤差，誤差值至少不能超過最大允許值，否則就必須重新返工[5]。

1.4 墻肢比例優(yōu)化原則

剪力墻墻肢的高、寬比例對剪力墻的抗震能力同樣有直接影響，因此為了最大限度的提高剪力墻抗震能力，在墻體設(shè)計與布置中應(yīng)當(dāng)遵從比例優(yōu)化原則，盡可能的優(yōu)化墻肢高、寬比例。著眼于剪力墻抗震能力，墻肢高、寬比例優(yōu)化應(yīng)當(dāng)先從地震運動強度、頻率角度上出發(fā)，后對墻肢高、寬比例進行設(shè)計，盡可能保障比例在2 以上，這樣剪力墻抗震能力就得到保障，依照該比例設(shè)計方案進行墻體布置即可[6]。另外，在墻肢高、寬比例優(yōu)化設(shè)計與布置中，一定要先掌握建筑所在區(qū)域的地震烈度等級，依照抗震能力等級必須比所在地地震烈度等級高一級的規(guī)范要求設(shè)計比例，這也是墻肢比例優(yōu)化原則的一大要求。

2 剪力墻墻體布置方法

2.2 做好轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了保障剪力墻能夠?qū)Ω邔咏ㄖ峁┤嬷?，在剪力墻布置設(shè)計階段，設(shè)計人員必須重點關(guān)注剪力墻上下轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，做好該結(jié)構(gòu)設(shè)計對剪力墻墻體布置成果有重大影響。在上下轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員要著重考慮轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的安裝問題，該問題在不同情況下要采用不同的布置方式來解決，文中主要列舉兩個常見情況：（1）假設(shè)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)比較繁瑣，且屬于高位轉(zhuǎn)換底部空間時，要盡可能的將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)緊密安置，均勻分配到各個結(jié)構(gòu)組成板塊中，保障轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相互作用；（2）假設(shè)轉(zhuǎn)換層處于高位轉(zhuǎn)換狀態(tài)，設(shè)計中就要對剪力墻本身的質(zhì)量與剛度進行調(diào)整，保保障轉(zhuǎn)換層上下剛度一致?？傮w而言，在轉(zhuǎn)換層設(shè)計中設(shè)計人員要依照層間位移角均勻性、轉(zhuǎn)換層水平狀態(tài)等進行空間分析，了解轉(zhuǎn)換層墻體是否勻稱，同時了解轉(zhuǎn)換層內(nèi)力分布情況，找出其中薄弱位置，通過增加構(gòu)件配筋的方式來強化薄弱點，這樣能對剪力墻性能進行優(yōu)化[7]。

2.3 優(yōu)化連梁設(shè)計

因為現(xiàn)代剪力墻連梁有很多種設(shè)計方式，所以在不同設(shè)計方式的差異下，要對剪力墻剪力情況進行分析，再結(jié)合要求更改截面配筋情況，不斷對連梁設(shè)計進行優(yōu)化。連梁設(shè)計優(yōu)化需要注意三個要點：（1）在剪力墻內(nèi)力計算之前，必須完成連梁剛度拆減工作；（2）在剪力墻內(nèi)力計算完成后，要對當(dāng)前連梁剪力進行精確計算，根據(jù)計算結(jié)果進行調(diào)整，隨后完成連梁剪力、彎矩設(shè)計[8]；（3）在連梁彎矩設(shè)計中要預(yù)先了解彎矩設(shè)計值下的預(yù)防烈度，要保障彎矩設(shè)計值預(yù)防烈度低于標準預(yù)防烈度值一度，只有在這種情況下彎矩設(shè)計值才能投入實際使用[9]。

2.4 優(yōu)化上下部結(jié)構(gòu)

因為現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以剪力墻墻體布置設(shè)計中經(jīng)常會在于剛度突變的難題，即在復(fù)雜結(jié)構(gòu)下，剪力墻的受力大小出現(xiàn)差異，這就會導(dǎo)致剪力墻剛度發(fā)生突然的變化。為了應(yīng)對這一變化，在剪力墻墻體布置設(shè)計時要著重優(yōu)化上下結(jié)構(gòu)，具體方法為：（1）降低結(jié)構(gòu)上部的剛度，即在設(shè)計過程中最大限度的減少上部剪力墻的數(shù)量，使得上部結(jié)構(gòu)滿足壓軸比要求，隨后再縮短墻肢；（2）提升結(jié)構(gòu)下部剛度，保障墻體落地建立滿足實際要求，同時在這種設(shè)計方案下，必須對剪力墻結(jié)構(gòu)布置的均勻性進行控制，保障剪力墻結(jié)構(gòu)均勻的布置在平面層中。此外，在優(yōu)化上下部結(jié)構(gòu)時要規(guī)避一個誤區(qū)、注意一個問題，即誤區(qū)是指上下結(jié)構(gòu)的剛度選擇，很多設(shè)計人員認為上下結(jié)構(gòu)剛度越大越好，但實際情況中剛度超標會導(dǎo)致剪力墻更容易受地震影響，因此剛度必須合理選擇；問題是指上下結(jié)構(gòu)布置時的沉降問題，要解決該問題就要合理設(shè)計剪力墻界面尺寸，并對剛度進行嚴格控制。

3 剪力墻墻體布置的注意事項

3.1 混凝土強度

混凝土作為剪力墻的主要材料，其強度對剪力墻的性能有直接影響，因此混凝土強度是剪力墻布置中需要注意的事項之一。在剪力墻墻體布置設(shè)計中一定要依照規(guī)范標準去控制混凝土強度，一般情況下建議將混凝土強度控制在C20 以上，但如果剪力墻結(jié)構(gòu)中存在很多較短的墻肢，則混凝土的強度就不能低于C25，否則剪力墻性能會大幅降低。另外，在混凝土強度達標的情況下，設(shè)計人員還要注重剪力墻洞口豎向鋼筋配筋率，保障配筋率滿足標準，這樣能保障剪力墻混凝土在承受較大彎力時不容易開裂，且即使開裂也不會輕易出現(xiàn)坍塌等脆性剪拉損壞現(xiàn)象，總體而言能有效提高剪力墻穩(wěn)定性[10]。

3.2 截面厚度

剪力墻截面厚度對剪力墻性能也有影響，一般情況下要盡可能的降低墻體截面厚度，這能提高剪力墻平面剛度以及穩(wěn)定性。剪力墻墻體截面厚度一般不建議超過160mm，實際值要參考無肢長度和建筑物層高最低值來計算，并結(jié)合地區(qū)地震烈度等級確認。在剪力墻截面厚度得到保障的基礎(chǔ)上，剪力墻能夠作為墻體外平面的支撐，使得建筑外平面的剛度、穩(wěn)定性也提升，因此合理的截面厚度有利于剪力墻作用充分發(fā)揮。

3.3 剪力墻截面承受能力控制

很多剪力墻設(shè)計人員在剪力墻布置設(shè)計中都不知道如何控制截面承受能力，導(dǎo)致剪力墻性能無法達標。要控制剪力墻截面承受能力，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)重視洞口設(shè)計與鋼筋應(yīng)用：（1）洞口設(shè)計，即在開洞設(shè)計中必須保障洞口規(guī)格不低于標準；（2）鋼筋應(yīng)用必須重視鋼筋的直徑，一般不得低于12mm，同時必須如果剪力墻中存在鋼筋截面切斷洞口的現(xiàn)象，就必須對該洞口及周邊進行步驟，這樣才能對剪力墻截面承受能力進行合理控制，至少不會低于規(guī)范標準。

3.4 成本控制

在剪力墻布置設(shè)計中要優(yōu)先考慮墻體整體性能問題，而在墻體整體性能無異常的情況下，就要開始對成本進行控制。一般情況下，剪力墻的成本與施工用材總量有關(guān)，因此成本控制就要針對這一點，盡可能拉近實際用材與實際需求之間的差距，例如在剪力墻鋼筋應(yīng)用中，就必須根據(jù)設(shè)計要求計算最小用材數(shù)量，隨后依照計算結(jié)果購入材料，這樣就能提高剪力墻成本精確性。

4 結(jié)語

綜上，本文對高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)墻體布置方法進行了分析，闡述了墻體布置基本原則、布置方法與注意事項。通過分析了解到，遵從基本原則進行剪力墻墻體布置設(shè)計工作，才能保障剪力墻自身性能滿足實際要求，并與高層建筑相互貼合，為高層建筑提供強有力的抗震支撐。采用文中墻體布置方法，能夠從設(shè)計環(huán)節(jié)出發(fā)，全面對剪力墻墻體本身性能、布置后的性能進行控制，充分發(fā)揮剪力墻作用。同時根據(jù)注意事項，能夠保障剪力墻布置設(shè)計順利實施，且具有良好經(jīng)濟效益。