淺析高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

張婷婷 李孟芩 陳 鍇 付偉超

（西南科技大學(xué)城市學(xué)院， 四川 綿陽 621010）

0 引言

隨著當(dāng)今時代信息化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，現(xiàn)代高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計也向著多元化的方向邁進(jìn)，人們對于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也提出了更高層次的要求。只有加大混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和效果，使其更具有穩(wěn)定性和可行性，才能滿足當(dāng)今社會發(fā)展的需要。

1 高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的根本原則

1.1 厚度原則

通常情況下剪力墻的厚度與其高度和寬度比起來要小一些，從外形上看，近似于一個柱形體，但并不是真正的柱體。厚度原則主要表現(xiàn)在剪力墻肢長與厚度之間的比值，如果比值在3 到5 之間，那么就被稱為異形柱，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，需要按照雙向受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計；如果比值小于3 或者等于3 的話，就可以按照柱體來進(jìn)行設(shè)計。

1.2 剪力墻的特點

高層建筑混凝土剪力墻在同一個平面內(nèi)，它的剛度和荷載分布會比較大，但如果不在同一個平面內(nèi)，則會小很多。因此在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不宜在平面外進(jìn)行搭接，如果在實際工程中避免不了這種情況的話，那么就需要采取相應(yīng)的解決措施，以保證剪力墻的安全性。

1.3 延伸性

墻體本身屬于平面構(gòu)件，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要注意它的延伸性。剪力墻在高層建筑中除了承受平面作用內(nèi)彎矩和水平剪力之外，還需要承受一定的豎向壓力，也就是說，高層建筑混凝土剪力墻處于復(fù)雜受力狀態(tài)，所以除了要滿足構(gòu)件所需要的剛度之外，更要保證其非彈性變形下的延性，以提高其安全性和穩(wěn)定性。

2 高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點和難點

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（1）水平荷載作用

高層建筑設(shè)計中，水平荷載占據(jù)非常重要的內(nèi)容，在剪力墻設(shè)計中更是發(fā)揮著巨大的、不可忽視的作用。高層建筑水平荷載較大，容易引起較大的側(cè)向變形，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與整個剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計有著直接的關(guān)系，所以需要引起工程人員高度的關(guān)注和重視。

（2）軸向變形

高層建筑設(shè)計中，剪力墻自身的重量將會作為軸向壓力作用于剪力墻上。軸向壓力的作用下，墻體會出現(xiàn)軸向變形，軸向變形的存在使得剪力墻產(chǎn)生附加內(nèi)力，進(jìn)一步加大變形，進(jìn)而對連續(xù)梁產(chǎn)生影響，增大其內(nèi)力和變形。因此在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時需進(jìn)行科學(xué)合理的處理，避免其在使用過程中產(chǎn)生過大的軸向變形，以避免對結(jié)構(gòu)安全性產(chǎn)生影響。

（3）結(jié)構(gòu)側(cè)移

高層建筑不同于普通的多層建筑，它在水平荷載的作用下，會隨著建筑物高度的增加而產(chǎn)生不同程度的結(jié)構(gòu)側(cè)移，內(nèi)力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，所以在進(jìn)行高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，務(wù)必要將側(cè)移的設(shè)計指標(biāo)控制在合理的范圍內(nèi)，設(shè)計時則增加其延性設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)在水平力作用下的穩(wěn)定性，提高高層建筑的安全性。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

在我國經(jīng)濟高速發(fā)展，高層建筑越來越多的社會形勢下，混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用和推廣，歸功于剪力墻結(jié)構(gòu)體系具有較大的抗側(cè)剛度，可以在很大程度上提高建筑物的適用高度。但同樣，混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計也是高層建筑的一大難點，結(jié)構(gòu)設(shè)計上不僅要考慮建筑物的使用功能、結(jié)構(gòu)的整體性能，同時混凝土剪力墻的施工技術(shù)相對來說比較復(fù)雜，既要注重其專業(yè)性，更要從施工成本及可行性出發(fā)，進(jìn)行綜合的分析與研究，這樣才能達(dá)到技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理的目的。

隨著人們對建筑質(zhì)量要求的不斷提高，混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計還要考慮到各種偶然荷載，諸如地震作用等，這就需要對剪力墻結(jié)構(gòu)體系的受力、抗側(cè)剛度等內(nèi)容多角度進(jìn)行計算和分析，以找到更加科學(xué)、合理、經(jīng)濟、實用的方案，實現(xiàn)建筑物整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保護(hù)人們的生命和財產(chǎn)安全。

3 高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用方法及策略研究

3.1 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計定位的科學(xué)性和合理性

提高高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，就等于在保證整個建筑物的安全性和穩(wěn)定性，因此要從設(shè)計全局出發(fā)，對剪力墻的結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行全方位的考慮，保證其側(cè)向有足夠的剛度。設(shè)計中可以考慮沿主軸方向進(jìn)行雙向布置以提高其剛度，還要保證質(zhì)心與剛心的一致性，對結(jié)構(gòu)扭矩進(jìn)行相應(yīng)的控制。對剪力墻肢截面進(jìn)行設(shè)計時，要以簡潔性為原則。另外，剪力墻的門窗設(shè)計也非常重要，既要保證其整齊性，提高洞口設(shè)計的適宜性。墻肢與連梁、內(nèi)收與外挑距離以及墻肢的剛度等，都是在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可忽視的，必須要保證整體結(jié)構(gòu)的規(guī)則化處理。

3.2 墻肢結(jié)構(gòu)設(shè)計處理

在高層建筑中，剪力墻設(shè)計往往會比較長，這時人們首先會想到的是要保證它的延性，避免在剪切過程中墻體遭到損傷；而剪力墻肢較短時，最多也只會出現(xiàn)一些裂縫，不會影響其整體質(zhì)量和安全。剪力墻在實際的施工過程中，需要根據(jù)使用要求對長墻肢進(jìn)行相應(yīng)處理，比如說，可以對其進(jìn)行開洞，然后再砌筑填充墻，讓長墻肢變成短墻肢，這樣就可以有效的避免因為地震或其它作用而對整個墻體造成破壞。

3.3 剪力墻配筋設(shè)計

為了保證高層建筑混凝土剪力墻的安全性和穩(wěn)定性，在進(jìn)行建設(shè)和施工時會對剪力墻進(jìn)行合理的配筋，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)剪力墻的承重性計算配筋率，既要達(dá)到安全、穩(wěn)定的原則，更要避免材料的浪費，設(shè)計過程中需按照最小配筋率進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋。比如，在剪力墻設(shè)計選擇雙向鋼筋網(wǎng)片時，保護(hù)層厚度控制在30mm 內(nèi)即可，避免不必要的資源浪費，節(jié)約施工成本。而且還要根據(jù)高層建筑的整體布置，提高剪力墻抗彎強度，保證建筑物的受力性能。

3.4 剪力墻連梁設(shè)計

在高層建筑混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，連梁超筋的處理是非常關(guān)鍵和重要的，通常情況下，出現(xiàn)連梁超筋問題都是在高層建筑的三分之一高度，尤其是剪力墻的墻體較長時，就會出現(xiàn)位移。如果墻段墻肢的截面高度存在著差異性，也會在墻肢部分出現(xiàn)這種問題，所以一定要保證剪力墻連梁尺寸的一致性，并對連梁的剪力及彎矩進(jìn)行及時的調(diào)整和科學(xué)的控制，以提高其整體的規(guī)范性和安全性。

4 結(jié)束語

總而言之，在當(dāng)前建筑業(yè)突飛猛進(jìn)的時代背景下，高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用越來越廣泛，只有進(jìn)一步提高其設(shè)計及施工過程的科學(xué)性和合理性，將剪力墻的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，才能保證整個高層建筑的安全性和穩(wěn)定性，推動建筑業(yè)的健康發(fā)展。