高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计的思考

2019-11-28庞磊

建材发展导向 2019年21期

庞磊

（上海开艺设计集团有限公司泰安分公司，山东泰安 271000）

1 剪力墙结构的设计原则

在高层建筑中，剪力墙结构主要承载建筑水平及竖直方向的重力及荷载，因此剪力墙的设计不仅要考虑工程成本，更要考虑结构的安全性，在强化对抗侧力构件作用的前提下满足各项位移的限制值，因此剪力墙的设计要遵循以下几个原则：首先，要对剪力墙结构的连续超限进行合理调整。按照相关设计标准，如剪力墙结构连续跨高较小则会出现弯矩或剪力过大的问题，因此要合理设计连续跨度，通常跨高比至少2.5 以上，合理的跨高比不仅可以避免剪力或弯矩过大的问题，而且可以降低工程成本；还要注意合理调整剪力墙结构与房屋中间的距离，建筑物的立面及平面要均匀，以提高建筑整体的抗扭能力。其次，合理调整楼层间最大位移与层高的比例。计算最大楼层位移时要充分考虑建筑区域的地震发生频率，在地震易发区域计算楼层标准值时要保留整体结构的弯曲变形程度，如建筑主要为弯曲变形则要将扭转变形计算在内，重点考虑楼层间的剪力变形及扭转变形。剪力变形由竖向构件数量来确定，不过实际工程中不能仅通过位移确定竖向构件的刚度，还要尽量减少构件的扭曲变形。最后，合理调整楼层最小剪力系数。剪力墙设计中尽量减少构件的布置，剪力结构的布置尽量大开间，保证侧向结构的性能；尽量保证楼层间的剪力系数处于较小的范围，整体底部与短肢剪力墙二者承受的地震倾覆力之比尽量保持在4：1以内，以减少建筑自身的结构重量，降低地震的破坏程度。

2 剪力墙结构类型

一般情况下，剪力墙会根据其墙体开洞情况分为整体墙、小开口整体墙、连枝墙、壁式框架四个类型。整体墙也就是剪力墙墙体完整的情况，即墙面没有开洞，也适用于墙体开洞小于整体面积15%时；小开口整体墙是指剪力墙墙体开洞但洞口不大，且开洞面积超过总体15%的墙体；连枝墙主要是在剪力墙上开一列洞口，且洞口面积较大，也可以开多列洞口，这时由于洞口面积太大因而影响了剪力墙的稳定性，为了确保剪力墙有足够的稳定性，往往会利用洞口之间的连接梁来分担剪力墙的压力，能减小剪力墙受到的质量影响；壁式框架主要是因为剪力墙墙体开洞面积太大，洞口的连接梁强度已经超过剪力墙外沿框架强度，剪力墙的承压能力因此发生了改变，承压形式跟框架承压形式非常相似，且壁式框架剪力墙有其独特的结构特点，比如有显著的反弯点。

3 剪力墙结构设计要点

3.1 水平荷载

在设计工作当中，为了保障剪力墙结构水平载荷达标，要先设计初步结构图像，相应依照自重和其他竖向荷载的关系，进行比值计算，根据计算结果可以看到剪力墙整体结构当中的力学结构分布，相应推断出当前设计结构中的水平荷载是否平衡且达标。

3.2 连梁的合理设计

在剪力墙结构中，要充分对连梁进行合理设计，保证剪力墙结构受到外部水平荷载作用时，墙肢不会出现扭曲的情况。另外在连梁设计中，增加连梁装置的使用，目的是提高墙肢受到水平荷载作用力后，能够使墙体具有稳定的状态，保证剪力墙结构不受破坏。因此在剪力墙结构中，使用连梁结构不仅提高剪力墙结构承担荷载能力，同时作为剪力墙结构重要的组成部分，需要加大对连梁设计的投入力度。在进行连梁设计中，对连梁参数根据设计要求进行调整，目的是增加结构具有的跨度能力。在现代建筑结构发展过程中，需要不断提高建筑结构具有的承载能力和抗震能力，不仅要对剪力墙结构宽度和高度进行设计控制，而且要扩大连梁横截面面积，使连梁装置在剪力墙结构中具有的作用不断提高。

3.3 轴向变形

在高层建筑的应用当中，其剪力墙结构的竖向自重是产生荷载的重要因素，自重越大则荷载越大。在此条件下，当剪力墙结构竖向自重过于大，就会给下方地面造成巨大压力，这种压力或许不会直接导致地面塌陷，但很容易引起轴向变形现象，当发生此类现象时，则说明地面承载能力在衰减，同时会使得剪力墙结构倾斜，可能引起墙体裂缝问题。

3.4 剪力墙边缘构件的设计完善

进行剪力墙边缘构建设计过程中，需要约束边缘构造，应当对构造边缘构建进行合理的设计。在结构施工过程中，应当根据现场施工环境，选择合适的技术方法，对边缘构件设计进行不断的完善。而在完善的过程中，需要结合构件产生的作用进行划分，目的是发挥构件在剪力墙结构中的作用。可见，按照相关施工规定，根据箍筋和配筋特征值，并结合墙肢长度是十分重要的，可以有效控制结构中的尺寸和形态的大小，防止设计出现不合理的现象。

3.5 剪力墙外形和大小要符合工程要求

为达到剪力墙满足工程建设的需求，在进行结构设计时，要让剪力墙的外形设计和大小符合工程要求，以便提升剪力墙结构比例。在设计过程中，设计人员必须要考虑剪力墙的承压能力和具体承压方式，明确剪力墙水平方向和竖直方向承压能力不同而需要不同强度的情况，在设计中要确保剪力墙的截面高度大于墙体厚度，数据应符合工程标准，以确保剪力墙有足够的承载能力。