广东省东莞市 523000
【摘 要】随着我国经济发展水平的不断提高，在城市核心区住宅建设中，高层剪力墙结构已经成为一种越来越常见的结构型式。在住宅的使用功能得以保障的前提下，广大结构工程师应该为如何做到结构安全又适用经济而不懈努力。本文将通过对抗震设防烈度为8度的地区高层剪力墙结构以及主材指标进行探讨，以期对建设经济实用又安全的住宅发挥重要指导作用。
【关键词】抗震烈度；高层剪力墙；结构；主材指标
1引言
高层建筑是一项耗资规模巨大的建筑工程，因此，对其建造成本的控制是十分有必要的。而建造成本控制过程中结构造价是—个非常重要的环节，我们可以通过对已经建成的建筑项目进行分析总结，从而得出更为有效的控制建造成本的方法。高层建筑的主材用量是控制建造成本的一个重要因素。高层建筑的主材通常是指建筑物的梁、板、柱、墙等主要构件里的钢筋以及混凝土，高层建筑主材的用量主要是受到建设场地、建筑体型、建筑层数等影响。
2剪力墙及其结构概述
2．1剪力墙
高层建筑的剪力墙，又称抗震墙。剪力墙可以起到防止由于地震等而引起的高层建筑物受到破坏。在我国的高层建筑物中，一般主要存在平面剪力墙和筒体剪力墙这两种剪力墙。平面剪力墙是为了增加建筑物结构的刚度、强度及抗倒塌能力，平面剪力墙一般用于钢筋混凝土升板结构、框架结构、无梁楼盖体系中，在建筑物的某些特殊部位可采用现浇剪力墙或预制装配钢筋混凝土剪力墙，为了保持建筑物的整体结构良好，可以采用现浇剪力墙与周边梁、柱同时浇筑的方法保证建筑结构的稳定性。而在高层建筑、高耸结构和悬吊结构中则更多的是采用简体剪力墙，简体剪力墙一般是由楼梯间、电梯间、设备及辅助用房的间隔墙围成，简体剪力墙的强度与平面剪力墙相比较而言会更高，可以承受更大的荷载。可以根据建筑物的墙面受力特点的不同，将墙面分为承重墙和剪力墙两种，承重墙如砌体墙，主要是以承受竖向荷载为主；而剪力墙更多的是承受建筑物的水平荷载。在地震多发地区，主要是水平地震作用产生水平荷载，剪力墙可以减小地震水平载荷带来的影响，因此，剪力墙有时也会被称为抗震墙。按结构材料的不同，剪力墙可以分为钢筋混凝土剪力墙，配筋砌块剪力墙和钢板剪力墙型钢混凝土剪力墙等等，其中以钢筋混凝土剪力墙是一种最为常用的剪力墙。
2．2剪力墙结构
高层建筑物中，竖向承重构件主要是由墙体承担的，这种墙体既承担由风力或地震作用引起的水平地震作用引起的水平载荷，同时又承担了水平构件传来的竖向荷载，剪力墙也因此又称抗震墙。因为剪力墙作为建筑物的分隔墙和围护墙，对于墙体的布置，要同时进行建筑平面的布置和结构的布置。剪力墙结构体系有很好的整体性和空间作用，而且还能有很好的承载能力，与框架结构相比较，剪力墙可以有更好的抗侧力能力，可利用剪力墙的这个特性建造较高的建筑物。剪力墙结构有侧向刚度大，在水平荷载作用下侧移小的优点。但是，剪力墙也存在一定的缺点，由于对于剪力墙的间距有一定限制，建筑的平面布置显得很不灵活，因此，不适合大空间的公共建筑的建筑要求，另外因为剪力墙的结构自重较大，灵活性就显得更差了点。剪力墙结构一般采用平板楼盖结构，由于可以不设梁，所以建筑物的空间利用率比较高。剪力墙结构体系主要分为框架剪力墙结构、普通剪力墙结构以及框支剪力墙结构三种类型。
3剪力墙结构设计实例简析
3.1建筑物概况简述
图1 建筑平面图
以某城市一高层住宅工程为例，该高层建筑位于城市北郊经济开发区。该高层建筑工程由17～22号楼6个塔楼以及楼下的地下车库组成，其建筑平面图如图1所示。这6个塔楼包含了户型1～户型5的不同户型，其中17，18，19号楼为设计楼层为33层，层高3m，建筑檐口标高99m，20，21，22号楼为设计楼层为35层，层高3m，建筑檐口标高105m。塔楼地下室2层，地下车库为单层设计，车库的顶板覆土厚度为1.2m。
3．2剪力墙结构设计
该高层建筑的塔楼均采用剪力墙结构体系，以平板式筏形为基础。剪力墙抗震等级设计要求为—级抗震等级，建筑场地类别为Ⅱ类。根据建筑设计的角度出发，并与业主对住宅产品的要求进行结合，针对户型1到户型4，画出不同的剪力墙典型平面图，如图2至图5所示。
图3 户型2剪力墙平面图
图5户型4剪力墙平面图
其中由于户型1为大户型住宅，墙体间距应该设置较大，平面规整；户型4为小户型，我们通过多次测量计算，以更合适的调整剪力墙的间距以及墙肢长度，这样可以最大成都的增大房间可利用空间，也可以使建筑结构具有适宜的抗侧刚度。每个楼座都以第一层楼板，也就是以地下室楼板作为上部结构的嵌固端，建筑物的底部加强部位取至第五层楼的顶板，地上部分的剪力墙厚度设计要求为200mm。可以在底部加强部位的外墙厚度为250mm，室内较长的墙体开设结构洞，通过弱连梁使墙肢之间形成相互连接构造。底部加强部位以及加强部位以下的墙体混凝土强度等级要求为C40，加强部位以上至结构顶板的墙体混凝土强度等级要求为C30。建筑物的地上部分，楼板设计厚度为11Omm，对于电梯厅有水、电管井等地方，由于需要埋设较多管线，所以要加厚，厚度设计为140mm，楼板混凝土强度等级要与剪力墙混凝土强度等级一样。结构构件里采用二级钢的受力钢筋，而少量的构造分布筋如墙构造拉结筋、板面构造分布筋等，则需要采用—级钢。
3.3剪力墙结构计算结果
剪力墙结构的计算结果可以采用SATTWE软件进行，计算得出的户型1到户型4的主要控制指标如表2所示，地上大部分的标准层墙柱都为构造配筋。由表1得出的剪力墙控制指标可以看出，户型1，2平面规整且左右对称，计算结筋，如墙构造拉结筋、板面构造分布筋等为—级钢。计算结果较为适宜；户型3则由于左右不对称，导致y向位移比稍微偏大，平面显示明显的不规则性；户型4受到建筑平面小以及户型布局不够合理的影响，剪力墙布置凌乱，整体抗侧刚度偏大，是最不合理的户型。
4主材指标分析
剪力墙墙肢截面面积与楼层建筑面积的比值叫做墙地面积比，可以根据墙地面积比来判断衡量剪力墙的结构是否合理。下面根据项目竣工后的工程决算资料，对剪力墙结构的主材用量进行计算和总结。在抗震烈度为8度的地区，高层剪力墙结构有如下规律：（1）墙地面积比的大小可以衡量剪力墙结构的抗侧刚度是否适合。户型1到户型4剪力墙结构的混凝土用量都差不多，但随着建筑长宽比例的加大，结构平面弱轴方向的抗侧刚度会逐渐降低；（2）楼板钢筋基本会维持在一定水平；（3）墙地面积比和建筑层数的变化也会使得墙体钢筋会适当增减，但是变化幅度不会太大；（4）暗柱钢筋占到了钢筋总用量的30％～40％，且暗柱钢筋的用量会随着结构的不规则性加大而增加。剪力墙布置曲折转弯越多，会致使墙体中暗柱的面积加大，这就增加了暗柱钢筋用量。
5 结束语
建筑工程的质量关乎人民群众的生命财产安全，特别是在地震易发地区，在进行高层建筑的建设时，对于剪力墙的设计建造最为关键，因为剪力墙可以有效的保证建筑物的抗震能力。因此，在进行高层剪力墙结构设计时，结构工程师要合理布局剪力墙墙体，使剪力墙结构平面布置简单，对称，降低剪力墙结构受扭转作用的影响，这样既可以有效的降低建筑工程的成本，还可以充分保证建筑的质量与安全，为企业赢得良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
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[3]杜艳玲，张大海．浅谈房屋剪力墙结构设计[J]．黑龙江科技信息，2010（04）．
论文作者:张海航
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9期
论文发表时间:2016/9/8
标签：剪力墙论文; 结构论文; 户型论文; 建筑物论文; 墙体论文; 建筑论文; 平面论文; 《低碳地产》2016年9期论文;