【摘要】城市人口的增多导致可利用土地面积减少，因此，为了使人们日益增加的居住需求得到满足，高层建筑结构得到了快速地发展，同时随着建筑高度的不断增加，对建筑结构的抗震性能和安全性能也有了更高的要求。剪力墙结构由于具备较好的抗震性能，有着平面内刚度大和承载能力强等优点，所以被广泛运用在高层建筑当中。在高层剪力墙结构抗震设计中，设计人员应该着重考虑如何提高剪力墙的抗震能力，使人们的人身、财产安全有所保障。

【关键词】高层;剪力墙结构;抗震性能

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.096

为了保证高层建筑的抗震性和稳定性，设计人员应该加强对高层剪力墙结构抗震性能的研究和分析，并且能够根据不同地区的不同情况，对剪力墙结构的抗震性能展开不同的研究，以此来提高剪力墙结构的抗震性能，使剪力墙结构能够达到最理想的承载能力，保证人们的人身、财产安全。文章通过对高层剪力墙结构抗震性能的分析和研究，提出了一些相关的设计思路供该类结构设计参考，使高层建筑的安全性和稳定性能够有所保证。

1、剪力墙结构概述

剪力墙结构由于具备较好的抗震性能，且同时具有较好的抗侧刚度和稳定性，能够满足人们在正常使用时对舒适度的要求，因此剪力墙结构开始逐渐代替传统的框架结构被广泛地运用到高层建筑当中。相较于传统的框架结构，剪力墙结构可以提供更大的侧向刚度，在水平荷载作用下使剪力墙承受剪力和弯矩，在相同的水平荷载的作用下，剪力墙结构产生更小的侧向变形，将剪力墙结构运用于高层建筑中具有更好的安全性能和抗震性能。

2、剪力墙结构的布置原则

在高层剪力墙结构体系中，剪力墙承担了全部的竖向作用力和水平作用力，剪力墙结构的布置是否合理直接影响到建筑结构的抗震性能和安全性能;因此，设计人员在设计剪力墙结构的过程中，应保证剪力墙结构的设计符合剪力墙的布置原则，这样才能避免由于剪力墙结构的布置不合理而造成工程成本的浪费，并且降低了高层剪力墙结构的抗震性能和安全性能。文章对剪力墙结构的布置原则进行了如下的阐述和归纳，可为该类结构设计提供一般性的参考。

2.1保持豎向刚度均匀

剪力墙应沿房屋建筑全高贯通布置，保持剪力墙沿建筑全高有均匀的竖向刚度。当剪力墙的布置沿建筑物竖向发生较大改变时，会造成建筑结构在较大改变处发生刚度突变，这样会产生应力集中，进而导致产生较大的内力与变形，这样不利于高层剪力墙结构的抗震性能

发挥，进行剪力墙结构方案设计时应尽量避免剪力墙沿竖向刚度不均匀这种情况。当剪力墙需要沿竖向发生改变时，可以允许墙肢厚度和混凝土等级改变，也允许减少部分墙肢，使结构竖向刚度逐渐减小，避免产生刚度突变，导致应力集中的现象发生。

当剪力墙的竖向布置自下而上逐渐减小时，楼层的侧向刚度应尽量满足大于等于相邻上一楼层的70%和其上三个相邻楼层侧向刚度均值的80%;且还需满足楼层层间受剪承载力应尽量大于等于上一楼层受剪承载力的65%。

2.2双向布置剪力墙

设计人员在进行剪力墙结构平面布置时，宜沿建筑结构主要轴线进行双向布置，保持两个方向的抗侧刚度不相差太大，这样更有利于保证剪力墙结构的稳定性能和抗震性能的发挥。因此在剪力墙结构设计中，应尽量避免仅单向布置剪力墙的结构形式，并保持两个方向的侧向刚度接近，也即保持两个方向的自振周期相接近。同时，在进行剪力墙结构设计时，也应注意剪力墙的布置不宜太过密集，而应保持合适的抗侧刚度。

2.3剪力墙洞口的设置

当布置的剪力墙比较长时，宜设置洞口将较长的剪力墙分为均匀的几段墙肢，墙肢之间用跨高比较大的连梁连接;每个独立墙肢的总高度与墙肢长度之比宜大于3，墙肢长度宜小于8，这是由于墙肢长度较小时，在荷载作用下受弯产生的裂缝宽度也较小，墙肢的配筋可以充分的发挥作用。

同时，剪力墙的布置应尽量对直拉通，这样可以增加结构的抗震能力。宜将门窗洞口上下各层对齐设置，这样能够形成受力明确、计算简单的墙肢和连梁。在抗震设计时，应尽量避免采用错洞剪力墙和叠合错洞墙;这是由于错洞剪力墙和叠合错洞墙导致墙肢不规则，并且在洞口之间容易形成薄弱部分，对结构抗震性能十分不利。

2.4避免全部采用短肢剪力墙

短肢剪力墙是指墙肢厚度小于等于300mm，墙肢截面高度与墙肢厚度之比大于4且小于等于8的剪力墙;高层建筑结构应避免全部采用短肢剪力墙这种结构形式，且应尽可能避免采用一字形短肢剪力墙，结构布置中的一字形短肢墙和短翼缘L形短肢墙可修改为T字形宽翼缘短肢剪力墙。

2.5加强周边剪力墙的布置

通过合理加强周边剪力墙的布置，且同时适当减少内部剪力墙的布置，可以在一定程度上增强结构的抗侧刚度和抗扭能力，可对减小结构的扭转效应起到比较好的作用，从而提高结构的安全性能。

3、不同因素对剪力墙结构抗震性能的影响

3.1剪力墙厚度对剪力墙结构抗震性能的影响

剪力墙厚度增加，能够在一定程度上增加结构的侧向刚度，进而可以减小结构的侧向位移，这样在一定程度上增强了结构的抗震性能。同时，随着剪力墙厚度增加，结构自振周期随之减小。在实际设计过程中发现，与调整剪力墙墙肢截面厚度相比，增加剪力墙数量，对提高结构侧向刚度和减小结构侧向位移作用更加显著。

3.2连梁刚度对剪力墙结构抗震性能的影响

连梁刚度对剪力墙结构的抗震性能和破坏状态影响非常大，其最理想的屈服过程是让连梁屈服先于墙肢屈服，并且保证剪力墙具有足够的延性，这样设计出来的剪力墙结构具有更好的抗震性能和耗能性能。

当连梁刚度和连梁抗弯承载力比较高时，在水平荷载作用下连梁不一定先屈服，可能墙肢先屈服并在墙肢底部产生塑性铰，这样在墙肢底部形成了单铰机构，这时只要墙肢不发生剪切破坏，那么这种破坏还是具有一定的延性性能;但是，这种屈服过程没有连梁先达到屈服并在连梁两端产生塑性铰这种多铰耗能结构抗震性能和延性性能好。因为，当连梁刚度和连梁抗弯承载力较小时，在水平荷载作用下连梁先屈服并在连梁两端产生塑性铰，结构刚度减小，结构变形加大，这样可以吸收很大一部分地震能量，具有很好的耗能能力;同时弯矩和剪力仍能通过塑性铰进行传递，对墙体具有一定的约束作用，使剪力墙仍能保持一定的强度和刚度。在这种屈服过程中，连梁起到了很好的耗能作用，这对减小墙肢内力和延缓墙肢屈服起到了很好的作用，具有很好的延性性能和抗震性能。

4、加强剪力墙结构抗震性能的措施

4.1适当加强周边剪力墙的布置

通过适当加强周边剪力墙的布置，可以在一定程度上增加结构的侧向刚度和抵抗扭转的能力，这对减少结构的扭转作用有很好的效果，从而可以提高结构的抗震性能。在实际设计过程中，当第一扭转周期与第一平动周期之比和樓层层间位移比超过规范限值时，通过适当加强周边剪力墙和适当减小中间部位剪力墙的布置，能够很好地解决这一类问题。

4.2保证剪力墙不同部位的钢筋最小配筋率

剪力墙水平和竖向分布钢筋的配筋率，一、二、三级应大于等于0.25%，四级应大于等于0.2%。短肢剪力墙竖向钢筋的配筋率，一、二级时底部加强部位宜大于等于1.2%，三、四级时底部加强部位宜大于等于1.0%，一、二级时其余部位宜大于等于1.0%，三、四级时其余部位宜大于等于0.8%。保证剪力墙不同部位的钢筋最小配筋率，可以在一定程度上提高剪力墙结构的抗震性能和安全性能。

4.3对剪力墙结构进行延性设计

高层剪力墙结构在水平荷载作用下的破坏特性，分为剪切破坏和弯曲破坏，前者属于脆性破坏，后者属于延性破坏。脆性破坏在结构破坏前没有明显的预兆或变形，这种破坏形式对结构的安全性极其不利，在进行剪力墙结构设计时应该尽量避免这种脆性破坏的形式;延性破坏在结构破坏前会有明显的预兆或变形，这种破坏形式对结构的安全性有一定保证，在剪力墙结构设计时应该尽量采取这种延性破坏形式。在实际设计过程中，通过“强墙弱梁”和“强剪弱弯”这两条措施来保证设计的剪力墙结构具备很好的延性性能和抗震性能。

结语：

由于剪力墙结构具有比较好的侧向刚度和承载能力，并且在可利用土地面积逐渐减小形势下，高层剪力墙结构在现代高层建筑中得到越来越广泛地运用。如何对剪力墙结构进行更加合理地设计，进而保证高层剪力墙结构在地震作用下拥有更好的抗震性能和安全性能显得越来越重要。文章通过对高层剪力墙结构抗震性能的分析和研究，提出了一些相关的设计思路可供该类结构设计作为参考。

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作者简介：

刘佳霞，1990，男，汉族，湖南，湖南智谋规划工程设计咨询有限责任公司，研究生，工程师。