文／田環(huán)祥 中煜恒安（北京）建設工程有限公司 北京100000

引言：

隨著我國科學技術的發(fā)展、經(jīng)濟實力的提升，越來越多的高層建筑出現(xiàn)在生活中，并且人們對于高層建筑的需求日益增長、要求逐漸提高，這無形之中促進了高層建筑工程行業(yè)的發(fā)展。高層建筑工程中主要是對居民房、商場、寫字樓等進行建設，是人們活動的主要場所，其質(zhì)量與人們的生活、安全息息相關。因此，高層建筑的建設應基于安全的前提下，再考慮設計感與美觀度，而剪力墻的應用則解決了人們對強度、剛度和抗震能力的要求，有效的提高了安全性，并且還能縮短施工時間，目前被廣泛的應用在高層建筑的建設當中。由于剪力墻的結(jié)構(gòu)特點和設計與高層建筑物結(jié)構(gòu)特點有著直接而又緊密的聯(lián)系，所以相關人員在實地考察的工作中必須要有認真嚴謹?shù)膽B(tài)度，并結(jié)合考察結(jié)果展開細致的研究和分析，從而進一步確定地質(zhì)、建筑特點等方面的情況，這樣才能更好的發(fā)揮出剪力墻的作用，從而確保高層建筑的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設計

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)類型

（1）框架結(jié)構(gòu)

用鉸接或鋼接將梁和柱連接起來所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系即為框架結(jié)構(gòu)。與其他高層建筑結(jié)構(gòu)相比，框架結(jié)構(gòu)在高層建筑建設中的應用時間是最長，高層建筑一開始采用的便是這種結(jié)構(gòu)。不過框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點非常明顯，它的優(yōu)點主要體現(xiàn)在空間上的靈活性，缺點主要體現(xiàn)在抗震性能的不足，所以比較適合小型建筑。

（2）剪力墻結(jié)構(gòu)

用鋼筋混凝土墻板來承受水平與豎向力的結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)。在高層建筑建設的過程中，一般采用平面形式設計剪力墻結(jié)構(gòu)，并進行雙向或多向的布置，使其能受到水平與豎向兩個方面的荷載作用。剪力墻結(jié)構(gòu)的應用優(yōu)勢主要在于其有較好的側(cè)向穩(wěn)定性，有較高的抗震性能，非常適合用于較高的建筑。不過其缺點也較為明顯，剪力墻結(jié)構(gòu)并不能起到較好的提高空間靈活性的作用。

（3）框剪結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)和剪力結(jié)構(gòu)組合形成的結(jié)構(gòu)體系為框剪結(jié)構(gòu)，這也是其名字的由來。在框剪結(jié)構(gòu)中，框架結(jié)構(gòu)占據(jù)主體地位，剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)揮輔助的作用，不僅彌補了兩個結(jié)構(gòu)的缺點，還放大了兩個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，所以得到了廣泛的應用，特別適合一些對抗震性和空間靈活性較高的大型建筑。

（4）簡體結(jié)構(gòu)

由豎向的簡體去承受水平或豎向荷載的體系為簡體結(jié)構(gòu)。簡體結(jié)構(gòu)是以框架、剪力墻兩種結(jié)構(gòu)體系發(fā)展而來的，具有封閉性的特點，與前幾種結(jié)構(gòu)相比，它在受力方面有明顯的優(yōu)勢，使高層建筑的高度得到了進一步的提高。

（5）簡體組合結(jié)構(gòu)與其他巨型結(jié)構(gòu)

隨著高層建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，更多結(jié)構(gòu)體系被開發(fā)和應用在實際的施工過程中，結(jié)構(gòu)體系之間也以不同的形式相融合，產(chǎn)生了許多新的結(jié)構(gòu)體系，如特巨型結(jié)構(gòu)。

1.2 高層結(jié)構(gòu)設計特點

（1）重視軸向變形

與其他建筑物相比，高層建筑要承受更大的豎向負荷，所以柱體、構(gòu)件發(fā)生變形的幾率也會更大，嚴重的話會影響人的生命安全。這些因素不僅造成了端支座負彎矩、跨中的正彎矩數(shù)值的增大，還導致了梁的中間彎矩數(shù)值的減少。針對以上問題，在設計高層建筑的過程中，必須要提高重視度，對于問題要采取相應的措施進行調(diào)整與處理，以此延長構(gòu)件的使用期，消除安全隱患。

（2）注意水平荷載

在高層建筑建設中，通常情況下豎向荷載都是固定不變的，而水平荷載則不相同，它會受到結(jié)構(gòu)的影響而產(chǎn)生相應的變化，與高度和軸力是正比的關系，所以結(jié)構(gòu)的水平荷載受到了高層建筑設計人員的高度重視。

（3）注重結(jié)構(gòu)延性

無論是在哪一種建筑當中，設計人員都要重視結(jié)構(gòu)延性。一般來說，高層建筑的結(jié)構(gòu)比較柔和，一旦發(fā)生地震，建筑就很有可能發(fā)生變形的問題，所以為了有效避免這一問題，應該通過各種措施、想方設法的提高建筑抵抗變形的能力，使建筑具備較好的延展性。

1.3 高層結(jié)構(gòu)設計原則

（1）選擇適宜的簡圖

在高層建筑設計前，設計人員應結(jié)合施工需求、施工合同等設計簡圖。在此過程中，設計人員要注意以下兩個方面：第一，必須使用正確的計算公式，確保各項數(shù)據(jù)的準確性。第二，制定相應的結(jié)構(gòu)改善措施，簡圖應經(jīng)過反復的推敲后方能確定。如果未能選擇與建筑工程相符的簡圖，那么很有可能在中途中出現(xiàn)改結(jié)構(gòu)的問題，不僅影響了施工進度，還降低了建筑的質(zhì)量，最嚴重的后果就產(chǎn)生安全事故。由此可見，簡圖的重要性，一定要對此提高重視。

（2）選擇合適的方案

建筑方案對高層建筑工程有序施工、在工期內(nèi)完成施工等都有著重要的意義，所以必須要選擇合適的方案。在制定建筑方案的過程中，要注意一下幾個問題：第一，確保方案的經(jīng)濟適用性，避免浪費不必要的資源。第二，確保方案的可行性，切忌將不同結(jié)構(gòu)隨意的混合使用。第三，確保方案的實用性，按照施工要求制定方案，一點更要達到結(jié)構(gòu)清晰、受力明確等相關要求。

（3）進行精確的計算

準確的計算是合理設計高層結(jié)構(gòu)的重要保障，所以設計人員要做好計算的工作。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息技術在高層建筑建設施工中得到了廣泛的應用，豐富了計算工作的方式和方法，提高了計算的準確率與效率?；诖?，設計人員應提高自身信息素養(yǎng)，熟練掌握計算機技術進行計算，為后續(xù)的設計奠定基礎。同時，設計人員也要掌握相關軟件的應用知識。

1.4 高層結(jié)構(gòu)設計控制要點

（1）材料的選取

在高層建筑施工之前，要根據(jù)實地情況、周邊環(huán)境、氣候變化等因素進行綜合的考慮與分析，并根據(jù)分析結(jié)果選取材料。通過這樣的方法，建筑的整體質(zhì)量得到有效保障，還降低了后續(xù)施工和使用過程中發(fā)生意外的概率。同時，還要確保選取的結(jié)構(gòu)材料以及設計的圖紙、方案等滿足施工要求、我國對建筑行業(yè)的相關要求。

（2）結(jié)構(gòu)體系的選擇

在高層建筑建設中，要分析結(jié)構(gòu)體系的承重效果以及其他因素對結(jié)構(gòu)的影響，并按照分析結(jié)果選擇結(jié)構(gòu)體系。此外，對于建筑物抗側(cè)力也要有一定的掌握這樣能減少外力的干擾，實現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的目標。

2、剪力墻設計

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)特點

在高層建筑工程中，剪力墻起著承擔不同方向荷載的作用，還能控制水平力上的部分結(jié)構(gòu)。大部分剪力墻結(jié)構(gòu)都是由墻肢和連梁構(gòu)成的，與其他結(jié)構(gòu)相比，它的明顯優(yōu)勢在于剛度大、穩(wěn)定性墻。除此以外，剪力墻的應用還能實現(xiàn)減少成本的目標，不會使用過多的鋼制材料，具有增效、增益的優(yōu)點。不過由于它也會增加建筑的自身重量與結(jié)構(gòu)延性，所以地震對其影響更加嚴重。為提高剪力墻結(jié)構(gòu)的應用效率，還需要在后續(xù)的研究中針對其現(xiàn)存優(yōu)點做出進一步分析，并制定相應的優(yōu)化方案。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設計要點

（1）剪力墻結(jié)構(gòu)設計要求

首先，確保剪力墻長寬比例適中。通常情況下，剪力墻的高和寬的尺寸都較大，厚度較小。剪力墻的形狀和板差不多，但它的受力特征卻和板完全不同，與柱子相似。具體來講，當剪力墻的長度和厚度的比值小于或等于4 時，設計人員可以參考普通柱子的受力特征進行設計。當這一比值大小4 時，剪力墻受壓是雙向的，所以可以參考異形柱的受力特征進行設計。

其次，確保剪力墻滿足剛性要求。在高層建筑中，剪力墻要承受水平和豎直兩個方向的壓力。在這種情況下，它的狀態(tài)和嵌固在底部的梁相似。為避免在地震、臺風等惡劣的環(huán)境中建筑物發(fā)生變形的問題，在設計時一定要滿足剛性要求。同時，還要估算建筑的能量損失、明確結(jié)構(gòu)延性的需求，這樣才能確保剪力墻在外力的作用下不會受到破壞，在這里建議將剪力墻設計為彎曲型，以此實現(xiàn)上述目標。

（2）剪力墻設計注意問題

為更好的發(fā)揮出剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑施工中的作用，設計人員應該采用相應的措施有效控制相關因素對施工的影響，這就需要注意以下幾個問題：

第一，做好結(jié)構(gòu)材料的選擇。在針對建造材料進行采購的過程中，必須要更為嚴格、詳細的審查供應商的各項信息與資料，例如：經(jīng)營許可證、資質(zhì)、生產(chǎn)許可證等。與此同時，在建造材料進入施工所在區(qū)域以前，施工管理人員必須要將抽樣檢查工作做好。只有對建造材料的質(zhì)量、性能做出保證，質(zhì)量合格，方可進入到施工現(xiàn)場。在此過程中，要按照施工要求選擇結(jié)構(gòu)材料，從而有效避免各種問題的發(fā)生，如結(jié)構(gòu)粘接出現(xiàn)裂痕等。

第二，做好施工質(zhì)量檢測的工作。在完成剪力墻結(jié)構(gòu)設計后，正式施工時必須要將施工合同當中的各個條款、規(guī)定作為依據(jù)，嚴格管理所有施工環(huán)節(jié)，將質(zhì)量監(jiān)督、驗收等工作整體強化，以保證施工中各個細節(jié)的質(zhì)量與規(guī)定的標準相符合，實現(xiàn)工程總體施工效率、質(zhì)量的提高，減少變更行為的發(fā)生。同時，在關鍵性施工環(huán)節(jié)的過程中應采取旁站式監(jiān)督，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題，并進行一定的干預，提升剪力墻結(jié)構(gòu)澆筑的安全性。這樣也能有效避免后續(xù)發(fā)生結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，消除安全隱患。

圖1 剪力墻施工現(xiàn)場

2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設計措施

（1）剪力墻結(jié)構(gòu)設計

第一，轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)布置。剪力墻稱重系統(tǒng)由橫向與縱向兩個方向承重板交錯排布組成，一般是由主軸方向進行雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)，從而承載兩個方向相同強度的重量，這樣能有效彌補剪力墻空間不靈活這一缺點。同時，可以利用剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向高度更大的特點進行優(yōu)化設計，從而進一步提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

第二，洞口布置。剪力墻結(jié)構(gòu)在抗震方面存在一定的不足，所以在高層建筑中應以彌補這一缺點為目標，優(yōu)化洞口的布置。在此過程中，要注意設計的簡單性，確保結(jié)構(gòu)的清晰。同時，如果截面的規(guī)則性不能得到一定的保證和保持，那么很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)混亂的問題，從而影響工程的質(zhì)量。同時，關于短肢剪力墻設計的控制也要進一步增強，不過需要注意的是，不能夠多使用這種結(jié)構(gòu)，會降低結(jié)構(gòu)自重，從而影響工程的安全性。

（2）連梁設計

剪力墻只有具有一定的剛度和強度，才能確保其與連梁結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)。通常情況下，連梁在高層建筑的設計中，都發(fā)揮著提高剪力墻剛度的作用。在設計連梁時要結(jié)合實際施工情況，根據(jù)施工要求計算結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且可以對參數(shù)進行適當?shù)恼蹨p。

結(jié)語：

綜合而言，在社會發(fā)展過程中，高層建筑越來越多，該種建筑類型的體型大，結(jié)構(gòu)繁瑣，人員密集，承受荷載大，涵蓋的功能相對較多，結(jié)構(gòu)設計存在較強的困難性。并且，因為多方面問題的出現(xiàn)，也增加了不同的隱患，與小型建筑相比，安全問題會更多。如果不能合理的設計結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系等，就會發(fā)生不同程度的問題。由此可見，強化與優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設計的重要性，是確保施工質(zhì)量與效率能夠顯著提升的關鍵因素，同樣，也是維護群眾日后使用建筑安全的重要途徑，可顯著降低安全事故發(fā)生的機率，延長建筑的使用壽命和周期?；诖耍瑹o論是為了提高質(zhì)量，確保安全性，還是為了促進行業(yè)發(fā)展，相關單位、管理人員、設計人員都需要加大重視，強化對高層建筑結(jié)構(gòu)設計的力度，結(jié)合現(xiàn)狀，針對性地制定措施。同時，設計人員也要提高自身專業(yè)素養(yǎng)，在高層建筑中制定明晰的方案，保證結(jié)構(gòu)設計的合理性，通過優(yōu)化各環(huán)節(jié)的工作，實現(xiàn)降低成本，提高安全性與效率的目標。此外，也要提高對剪力墻結(jié)構(gòu)應用的重視度，基于應用現(xiàn)狀做出進一步的分析，更好的發(fā)揮出它的作用。