高层建筑剪力墙结构设计中剪力墙合理布置

【关键词】高层建筑；剪力墙结构；设计原则；优化方案 

　　随着我国社会经济的高速发展，我国高层建筑的数量也越来越多，如何有效地对住宅平面和空间进行设计将成为一个重要课题。在传统的建筑结构设计中，往往会出现柱楞凸出的问题，从而影响了整个建筑工程的美观。利用剪力墙的结构布局方式，可以避免造成柱子外凸的问题，但使用剪力墙也有一定的弊端，容易对其他的公共设施造成影响，特别是对底部的停车场影响较大。因此，如何充分利用剪力墙结构，消除剪力墙结构的弊端，合理布置并优化剪力墙的墙体结构，将是高层建筑剪力墙结构设计中的关键问题。 

　　1高层建筑剪力墙结构设计的原则 

　　与其他建筑结构形式相比，剪力墙结构具有明显的优势，具有良好的整体性，也具有结构刚度大的特点，如果荷载力处于一种水平的状态，剪力墙结构就不容易发生结构变形的问题。因此，剪力墙结构得到了建筑设计人员的重视与青睐，在高层建筑中也得到了越来越广泛的应用。但是在对剪力墙结构进行设计时，应当准确地对剪力墙结构进行计算，要从整体性的角度对剪力墙结构进行横纵向的分析，并且要合理利用调整计算与不调整计算等多种计算方式，结合建筑工程的实际需要进行配筋设计。另外，要注意控制剪力墙结构中的连梁跨高比，尽量将跨高比控制在2.5以上，要避免剪力墙结构中出现剪力问题，并确保弯矩在规定的范围之内。在对剪力墙结构进行优化设计之后，还应当确定剪力的使用状况值，并保证剪力设计值和连梁弯矩都高于使用状况值，同时也应当高于弯矩设计值，提高剪力墙结构的稳定性与安全性。为了有效地避免剪切变形问题，应当根据剪力墙构建数量不断优化设计方案，避免扭转变形的问题出现，也要控制好竖向构建刚度。 

　　在进行剪力墙布置时，如果建筑层间位移不能满足剪力墙结构设计需要，设计人员通常会增加剪力墙的侧向刚度。与自身平面的楼板刚度相比，剪力墙平面外刚度非常小，因此，根据剪力墙结构设计的要求和剪力墙的实际受力状况，设计人员应当对洞口两侧部分进行合理调整，要控制好墙肢的压轴比界限，并要设计出剪力墙的加强部位，对边缘的构造设计进行优化处理，提高剪力墙边缘构造设计的水准。 

　　2高层建筑中剪力墙的合理布置 

　　（1）转换层的结构设计 

　　随着社会的不断发展，人们对建筑结构的要求越来越多，只有充分满足人们对建筑使用功能的要求，才能适应高层建筑的发展需要。在对高层建筑的剪力墙结构进行设计时，应当分别对上下层的结构采取不同的机构设置方案，并要不断完善建筑结构的使用功能，使建筑结构剪力墙设计更具有动态性和变化性，适应高层建筑用户的实际需求。转换层结构布置是剪力墙结构设计中的重要内容，必须要引起高度的重视，对于结构复杂的高位转换底部空间进行合理的设计与优化。在转换高位的状态下，转换层会形成较大的升高质量和刚度，必须对其进行适当的调整与优化，尽量使转换层与上线的刚度保持一致。但是从另一方面来说，转换层的刚度与质量都不能过大，因此，除了需要检查层间位移角是否均匀之外，还应当检查转换层是否处于一种水平的状态下，并要对转换层内部的空间做出精确的分析与判断，及时了解转换层的均匀状况。应当选择质量与刚度都比较小的建筑材料，并且要在实际运算的过程中多选择组合数据中的振型数，及时发现转换层结构设计中存在的问题，加强对薄弱环节的调整与优化。最后，还应当仔细研究转换层中内力的分配特点，及时发现性能薄弱的部分并予以调整和改善，同时还要调整构件配筋的数量，改善薄弱部分的性能状况，提高高层建筑剪力墙结构设计的安全性。 

　　（2）不断优化连梁设计 

　　对于高层建筑中的连梁设计来说，可以分为抗震性设计与非抗震性设计两种，也可以分为高跨比大于2.5与小于2.5的两种连梁设计，不同类型的连梁设计方案对受剪承载力的要求不同，对截面的配筋数量也有着不同的要求，因此，一定要严格按照剪力墙结构设计的相关规范进行设计，并采用如下两种方式对连梁设计方案进行优化：第一，在对内力进行计算之前，应对连梁本身的刚度进行拆减处理；第二，在内力计算完成之后，还要在明确连梁弯矩组合的基础上，计算出连梁中的剪力数值，并要将上述数据乘以折减系数，这样才能得出更加准确的结果。应当根据实际的使用需求来选择计算方法，更有针对性地对剪力和弯矩设计值进行计算，使计算数据比调整后的数据更小，提高计算的准确性与可靠性；第三，在对弯矩进行设计时，也要明确弯矩的预防烈度，使弯矩设计低于一度预防烈度的组合值，在确保弯矩正常使用的条件下，应当避免小型地震对建筑结构的影响，防止裂缝问题的出现，增强高层建筑剪力墙结构的安全性。 

　　（3）优化上下部结构的设计 

　　在对高层建筑剪力墙结构进行设计时，如果要准确传递两种不同结构形式的力，就需要充分考虑到刚度突变这一因素，通过优化上下部结构的方式解决刚度突变的问题。第一，应当适当减少结构上部刚度，在设计时尽量减少剪力墙结构的数量，在上部结构符合压轴比之后还应当将墙肢缩短；第二，下部的刚度结构要适当加大，设置合理的落地剪力墙，并使这种剪力墙结构均匀地布置在较大的空间层之内，而不宜采用集中布置的方法；第三，应当合理选择上下部刚度。因为如果刚度过大，就容易使剪力墙受到地震的影响。因此，要不断增强竖向刚度要求，但是这种方法会耗费大量的建筑材料，也就增加了建设成本；第三，在上下部结构设计时容易出现沉降问题，这也是剪力墙结构设计中的难点问题，原因在于转换层中的刚度过小。对于这一问题，应当从截面尺寸选择方面来加以控制，更加合理地设计截面尺寸，并要严格按照设计要求来控制刚度。 

　　（4）合理控制设计成本 

　　在设计高程建筑剪力墙结构时，应当仔细、认真地对每一个环节进行检查和审核，并要将剪力墙结构设计工作做细，优化剪力墙结构设计方案，避免出现建筑质量问题，确保建筑工程的安全性。在具体的结构设计过程中，应当严格按照规范检查各部件的长度与规格，使各种部件都能够符合建筑设计规范，尽量消除设计中存在的误差。为了提高高层建筑的抗震效果，应当合理配置抗震墙的延伸能力与耗能能力。此外，还应当重视剪力墙边缘的设计，并要控制好每一个环节的消耗，在确保质量达标的前提下，将成本消耗降至最低，从而提高企业的经济效益。应当准确计算钢筋的使用数量，并选用高强度的钢筋，尽量减少钢筋的使用量，对于其他消耗成本也应当进行准确的计算，并确保计算结果的准确性，防止因为计算失误导致的成本增加。 

　　3 结语 

　　在对高层建筑剪力墙结构进行设计时，不仅应考虑到建筑结构的美观与简洁，还应当增强剪力墙结构的抗侧刚度，并控制好建设成本，提高建筑工程的经济效益。另外，节能环保也是高层建筑剪力墙结构设计中的重要理念，应当避免高层建筑对周围环境的影响，并要降低对建筑材料的消耗，积极贯彻落实可持续发展的理念，促进我国建筑事业的可持续发展。 

　　参考文献： 

　　[1]魏敏.高层建筑剪力墙结构的优化设计[J].江西建材，2014（ 05）. 

　　[2]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材，2011 （04）. 

　　[3]赵东升.框剪结构中剪力墙合理布置方法[J].中华建设，2013（11）.