高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

孫明睿

摘? 要：在高層建筑中，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)作為重要部分，它是保證建筑物良好抗震性能，確保建筑安全的關(guān)鍵因素。該文從建筑專業(yè)角度出發(fā)，通過對鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)進行分析，并從高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計、布置設(shè)計、豎向設(shè)計以及承重方案等詳細論述了高層建筑混凈土剪力墻優(yōu)化設(shè)計的措施，旨在更好地實現(xiàn)高層建筑鋼筋混凝土剪力墻科學(xué)結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟的統(tǒng)一性。

關(guān)鍵詞：高層建筑;鋼筋混凝土;剪力墻結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU97? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)概念分析

高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)建筑內(nèi)墻和外墻隔墻位置進行布局的，豎向荷載在墻體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生向下的壓力，側(cè)向力在結(jié)構(gòu)墻體中產(chǎn)生彎矩和水平剪力。這種結(jié)構(gòu)組成的墻體有著水平承受力較強的特點，因此叫做剪力墻。通常情況下，剪力墻與高層建筑物整體高度基本相同，并從地基延伸至屋頂。在建筑立面上，剪力墻常常需要進行開洞施工，這是由于高層建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要開門開窗，并通過各類管道。在對剪力墻進行開動時，應(yīng)盡量保持其排列規(guī)則，洞口上下對齊，使洞與洞之間形成墻肢。上下洞之間形成橫梁，具有規(guī)則性開孔的剪力墻布置配筋相對容易，且抗震效果明顯，經(jīng)濟指標良好，能更好的發(fā)揮鋼筋混凝土的作用，值得廣泛應(yīng)用。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計剪力墻時需要注意的問題

2.1 確定剪力墻軸壓比限值

為了保證鋼筋混凝土剪力墻的最大承載能力，相關(guān)設(shè)計師應(yīng)確定剪力墻軸壓比限值，確定軸壓比不僅能對剪力墻承載力產(chǎn)生影響，還可以對剪力墻的抗震性能產(chǎn)生一定作用。就當(dāng)前來說，我國高層建筑中1～3級抗震等級剪力墻的底部最強位置的最大軸壓比限值計算公式如下。

其中：S—剪力墻最大軸壓比限值;fe—鋼筋混凝土軸心抗壓強度設(shè)計理想值;A—墻結(jié)構(gòu)全截面面積（cm2）;N—墻結(jié)構(gòu)重力荷載作用下軸壓比設(shè)計值。

2.2 確定高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)厚度與配筋處理

（1）為了確保高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)滿足正常使用功能需求，必須對其結(jié)構(gòu)厚度進行詳細規(guī)定。在相關(guān)規(guī)范中，對剪力墻的參數(shù)做了具體要求，同時也詳細劃分了剪力墻的抗震等級。在科學(xué)的規(guī)范下，建筑單位既要保證剪力墻厚度不能過小，又要滿足剪力墻厚度至少在20 mm以上。隨著我國對高層建筑結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，現(xiàn)如今已經(jīng)初步形成了剪力墻厚度的基本計算公式。

其中：b=剪力墻設(shè)計厚度值（mm）;Q=單位面積荷載重量標準值，即Q=13.0+7（n-15）/20;n=高層樓數(shù);r=軸壓比。

（2）在高層建筑中，對鋼筋混凝土的應(yīng)用也有一定規(guī)范要求，即：剪力墻墻體結(jié)構(gòu)配筋率應(yīng)大于0.25%;特殊部位象底部加強部位的配筋率應(yīng)大于0.3%。

3 高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化設(shè)計原則

3.1 有效抗震，承載能力強設(shè)計原則

在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)體系過程中，建筑設(shè)計師首先要考慮的是結(jié)構(gòu)體的安全性能，因此在設(shè)計中要遵循荷載能力強，有抗震性能的設(shè)計原則。為了有效遵循這一設(shè)計原則，設(shè)計師必須要綜合考慮剪力墻剛度、配筋率合理數(shù)值。在整個設(shè)計過程中，剪力墻作為最重要的抗震構(gòu)建，依據(jù)往常經(jīng)驗，發(fā)生地震時，高層建筑剪力墻剛度越大，受到震動的影響越小。同時，剛度變大時，建筑單位的施工成本就會增高，因此在對剪力墻剛度進行設(shè)計時，必須把控好尺度，做到符合經(jīng)濟合理原則上滿足承載力要求，又避免施工成本浪費。在控制剪力墻數(shù)量時。一般考慮以下2個因素：一是對結(jié)構(gòu)水平位移進行控制;二是控制地震力，設(shè)計師需要綜合考慮這2種因素，然后確定剪力墻數(shù)量即可。

3.2 材料力學(xué)性能明顯

在對剪力墻進行結(jié)構(gòu)體系設(shè)計時，為了最大程度地發(fā)揮結(jié)構(gòu)體系作用，必須要重點關(guān)注材料力學(xué)性能?；诖耍唧w需要考慮的因素如下：①盡量減少短、小肢墻的數(shù)量。高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度一般由剪力墻側(cè)移剛度決定，因此通過合理減少短、小肢墻的數(shù)量，可以充分發(fā)揮建筑材料的力學(xué)性能，還能大大節(jié)省設(shè)計成本支出;②控制墻肢長度差異性。若剪力墻墻肢長度差異過于明顯，則不利于材料力學(xué)性能的充分體現(xiàn)，也會影響整個墻體結(jié)構(gòu)的受力度。

3.3 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟合理

為了完成經(jīng)濟合理的設(shè)計目標，在設(shè)計的時候要進行2個方面的考慮。①材料運用的設(shè)計。在建筑中材料浪費是造成建筑成本升高的主要原因，所以在剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計中，要做好短肢墻中箍筋和水平分布的鋼筋的合并，這種合并設(shè)計會使工程中的鋼筋用量減少，但是并不會影響工程質(zhì)量，是節(jié)約成本的重要設(shè)計環(huán)節(jié)。②要合理處理剪力墻的開洞。在高層建筑當(dāng)中，除去必要的門窗洞之外，往往還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)布置設(shè)計結(jié)構(gòu)洞。從優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟原則考慮，剪力墻盡量設(shè)計為長墻，以此來減少結(jié)構(gòu)洞，從而減少建造成本。

4 優(yōu)化高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計措施

4.1 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)布置要求

剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中發(fā)揮著非常重要的作用，在設(shè)計剪力墻時，不僅要考慮到剪力墻空間問題，還要重點關(guān)注剪力墻的抗震性能。設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)布置時，若依據(jù)墻體主線軸對剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，則需要考慮剪力墻抗變形功能，同時對剪力墻寬度和高度進行綜合考慮，從而確保墻體結(jié)構(gòu)的對稱性，盡量減少柱體、墻體占用建筑控制的現(xiàn)象。此外，布置剪力墻結(jié)構(gòu)時，也要著重重視剪力墻的受力能力，依據(jù)其承載受力度設(shè)計墻體結(jié)構(gòu)，并在建筑設(shè)計圖紙上進行標準和說明，確保剪力墻結(jié)構(gòu)施工順利進行。

4.2 優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于高層建立剪力墻，其抗震能力是必須具備的建筑性能，因此建筑單位需要嚴格控制剪力墻的厚度，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。在特殊情況下，建筑施工單位需要依據(jù)房屋建筑實際特點對剪力墻結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，禁止房主私自改造，避免傷害墻體結(jié)構(gòu)，從而發(fā)生建筑危險。象可以應(yīng)用房屋面積設(shè)計暗柱或墻柱，并選擇質(zhì)量較好的鋼筋混凝土，將其按照設(shè)計要求進行剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

4.3 優(yōu)化建立墻體位移的設(shè)計

對高層建筑樓層之間位移進行設(shè)計時，建筑單位要綜合考慮墻體扭轉(zhuǎn)變形情況，防止樓層間和剪力墻間發(fā)生扭曲變化。此外，將剪力墻側(cè)向剛度控制在合理范圍內(nèi)，可以有效提升高層建筑的抗震能力，并節(jié)約建筑成本，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。在保證剪力墻體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)科學(xué)、規(guī)范的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)的平動為主，對其進行合理的結(jié)構(gòu)調(diào)整，以此保證建筑物的安全、穩(wěn)定性。象在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，若出現(xiàn)寫字樓或賓館建筑時，就需要在保證整體建筑承重力上盡量控制結(jié)構(gòu)，如果設(shè)計居住樓空間結(jié)構(gòu)的小型剪力墻結(jié)構(gòu)時，則需要靈活展現(xiàn)房子結(jié)構(gòu)的施工進程。

5 結(jié)語

總而言之，高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)如今已在高層建筑中被廣泛應(yīng)用，正是由于剪力墻在這類建筑工程中有著極高的可操作、可調(diào)整性，且質(zhì)量方面得以有效保障，因此，為了更好地發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)體系的作用，使其更好地發(fā)揮建筑優(yōu)勢，建筑單位或相關(guān)設(shè)計師必須掌握好各類因素對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，從而科學(xué)、合理地布置和設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)施工方案。

參考文獻

[1]李生申.高層建筑剪力墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（36）：55-56.

[2]姜劍飛.高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建材與裝飾，2017（40）：75-76.

[3]王建業(yè).高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].工程技術(shù)研究，2017（3）：223-224.

[4]楊現(xiàn)東.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[J].四川建材，2016，42（2）：47-48.