摘要：随着社会的发展，我国的高层建筑的发展突飞猛进，加之人们对住房的相关要求的不断增加和我国城市化进程不断加快，城市住房的需求越来越大，由于城市面积有限，城市中高层建筑迅速发展便成为了必然。在我国城市高层建筑的有关项目不断变多的前提下，高层剪力墙结构在高层建筑结构中的应用受到极大的关注。在高层建筑设计过程中应用高层剪力墙结构的水平标准也在相应地变得更加严格。本文从剪力墙结构在建筑设计过程中的应用和剪力墙结构设计安全的控制要素等方面展开简单的分析与探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙体系结构；设计应用探讨
引言
为保证高层建筑的结构安全，结构设计除了要满足规范规定的位移、扭转、规则性、周期比、剪重比等各项要求外，还要做到结构概念设计要清楚，要重点关注关键构件的设计，也就是说总体指标要满足规范要求，关键部位的单独构件也应当核算以确保结构安全。在进行高层剪力墙的结构设计工作时，需要对每一个结构设计关键点进行罗列，按照设计的难度和重点进行排列，根据排列的顺序进行结构设计工作。剪力墙结构设计应做到让混凝土墙体自身功能和作用充分发挥，同时保证建筑工程的安全性和经济性。为达到以上目的，剪力墙结构设计需注意关键点和关键构件主要有墙体厚度设计，底部加强区设计，连梁设计和边缘构件设计等，虽然我国的高层剪力墙结构设计工作已经有不短的应用时间，但是还是存在一些问题需要我们根据具体产生原因进行解决。
1剪力墙钢筋在高层建筑结构中的地位与作用
剪力墙结构是指用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。由于这种结构不仅能够抵御各种环境下受到的剪切性破坏，而且还能通过防风、防震避免建筑结构的受损，故此，剪力墙还被称为：抗风、抗震墙，被广泛应用于高层建筑结构的设计和建设之中。剪力墙在高层建筑物中的这种地位与作用，是通过钢筋混凝土的构筑来实现的。剪力墙钢筋是剪力墙的骨架，也是高层结构赖以承重的主体支撑。剪力墙钢筋构造的配置由剪力墙的作用功能和承重大小决定。主要有：水平分布筋、竖向分布筋、暗柱、连梁、暗梁等。其中：水平分布筋的主要作用是抗剪、阻止墙体斜裂缝的产生、防止剪力墙结构遭受脆性破坏；竖向分布筋的主要作用是，剪力墙抗弯及阻止剪力墙斜裂缝或水平裂缝的产生；暗柱（主指YBZ、GBZ、AZ、FBZ）一般都设置在剪力墙的端部，而剪力墙的抗弯性能也都集中在端部，因此，暗柱的作用不仅局限于抗弯，而且对剪力墙还具有较强的约束作用；连梁（LL）、暗梁（AL）主要设置在剪力墙的洞口上方，连梁、暗梁的宽度同墙宽，高度根据洞口大小设计决定。其主要作用是承担剪力墙的竖向载重和抗弯以及抗拉、抗压等。
2高层建筑剪力墙的受力特点
剪力墙一般具有比较好的抵抗水平载荷的能力，所以它在建筑防震上具有非常好的作用。高层建筑剪力墙有着自身独特的特点，例如，它的抗侧刚度比较大，侧移比较小；结构自重大，吸收地震能量就会增大。除此之外，还包括室内的墙面平整、施工程序复杂，工程造价高等特点。
2.1 结构延性
对于高层建筑来讲，结构设计时数据需要更加准确，以保证建筑的安全性。相对于低层建筑结构来说，高层建筑的结构柔和性更大。在水平力的作用下，如当遇到地震或在风荷载较大时，建筑的顶部位移变形就会较大。为了更好的保证建筑的安全性和舒适性，需要严格控制结构的位移变形，在建筑结构的设计中需要采取相应的措施，从而提升建筑结构的延性，为其设计数据提供科学依据。抗震设计时，为保证剪力墙底部出现塑性铰后具备足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施，包括提高其抗剪切破坏的能力，设置约束边缘构件等，该加强部位称为底部加强区。
2.2 轴向变形
在对高层建筑的轴向变形进行设计时，设计人员应该要明确建筑结构状况。通常情况下，建筑结构的竖向载荷会随着建筑物的高度增加而增加，两者呈现正比关系。这样就会导致连接柱的轴向变形增大，最终会影响到连续梁的弯矩。同时也会影响到预制构件下料的长度。因此设计人员在对其进行设计时，需要掌握轴向变形数据，根据施工的实际状况来进行调整，保证高层建筑结构的安全。
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3高层建筑的剪力墙体系结构设计
3.1优化剪力墙连梁设计
两端与剪力墙在平面内相连的梁称为连梁，连梁能够连接墙肢，能确保墙肢在受到外力作用时不出现变形或超筋等问题，从而保证剪力墙结构质量，这就要求剪力墙连梁的设计要不断进行优化，因此在设计过程中要注重以下几方面内容：①要根据实际工程情况进行连梁设计，确保连梁高度符合工程要求，避免连梁因高度问题影响剪力墙质量[3]；②连梁对剪力墙的抗震性能起着至关重要的作用，因此在对连梁进行设计时一定要注重连梁的抗震性，增强连梁的塑性；③为了确保连梁具有良好的抗震性能，在设计之初就要对连梁的受力范围进行精准计算，有效预防连梁出现超出荷载能力的现象。剪力墙如出现超出荷载能力的情况，相关人员应及时采取应对措施，如可以采用铰接的方式来处理，严格控制剪力墙荷载情况。
3.2剪力墙厚度设计
设计人员在对剪力墙进行设计时，需要明确剪力墙的厚度，从而保证建筑的安全性，尤其是在高层建筑中，需要建筑人员提高对其设计的认识程度，掌握好相关技术。首先在保证剪力墙刚度和稳定性的前提下，剪力墙的设计厚度尽量要小。在对剪力墙厚度进行计算时，设计人员可以根据建筑物的层高以及无支长度的最小值，通过计算剪力墙的最小厚度，为建筑施工人员提供科学的施工数据。同时在设计时，应该要找到剪力墙的支撑点，比如剪力墙与墙体平面的相交处就可以作为它的支撑点，从而来提高剪力墙的承重力。除此之外，在进行抗震设计时，设计人员要根据建筑物设计的高度来进行底部加强区的设计。如果当地处于地震多发地带，且地震级数较大，需要增加底部加强区剪力墙的截面面积，以达到良好的抗震效果，底部加强区剪力墙厚度一般不小180mm。而对于非抗震设计，底部加强区则保持在层高即可。在这样的设计中，能够提高高层建筑的剪力墙质量，保证建筑物的安全。
3.3剪力墙的位置设计
高层建筑应有较好的空间工作性能，所以应在主轴上双向均匀布置，形成空间结构，并使用两个方向刚度相近。特别注意应避免只在一个主轴布置剪力墙，容易造成结构扭转，不利于抗震；位置设计时还应考虑地震作用力，均匀布置剪力墙。剪力墙的具体位置一般设计在主体结构的外围及周边，以充分利用阳台、窗口的高连梁来加强侧向刚度，避免剪力墙的滥用。设计时多长墙少短墙且轴压应相近，从而保证在位置上应扩大空间，不在较小的空间设计较多剪力墙；剪力墙的长度则要在合理范围内尽可能长且长度应尽可能接近，在减少剪力墙的数量的同时保证了剪力墙的延展性，建筑空间也更加灵活。在设计时还要注意剪跨比与轴压比，在横纵负荷合理情况下每个剪力墙的轴压比尽可能的相近，防止墙肢的变形，而且轴压比正常的情况下剪跨比要保证>2，以避免脆性破坏。
3.4剪力墙其它结构的处理
第一，边缘构件。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，在底部加强区范围内，根据抗震等级的不同，当墙体的轴压比达到一定数值时，墙体末端和洞口两侧必须设置约束边缘构件，而对于非底部加强区和轴压比较小的墙体，则只需设置构造边缘构件，无论是约束边缘构件还是构造边缘构件都应当按照规范的要求设置封闭箍筋，并保证边缘构件的纵向钢筋满足最小配筋率的要求，特别当剪力墙为短肢墙时或者为一字型墙时，其设置为约束边缘构件的轴压比限值会减小，同时，其箍筋的配箍率和纵筋的最小配筋率都会有所提高。第二，过渡层设计。为了提高剪力墙结构承受地震剪切力的性能和增加剪力墙的延性，防止剪力墙结构在底部加强区和普通层之间发生剪切破坏，对于B级高度的高层剪力墙结构，设计时应在底部加强区和普通层之间设置过渡层，过渡层范围内的约束边缘构件和构造边缘构件的箍筋和纵向配筋，应介于底部加强区和普通楼层的边缘构件之间。最后是连梁设计。在高层剪力墙结构中，通常使用连梁来平衡墙的水平力，以及改变墙的受力状态，水平方向的荷载向剪力墙施加压力会导致墙扭曲变形，如果连梁以水平荷载作用下产生的弯矩和剪力为主，竖向荷载下的弯矩对连梁影响不大，那么该连梁对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝，则应按照连梁的要求进行设计，反之，则应按照框架梁的要求设计。
结语
随着人类社会的发展和进步，人们对于建筑工程的质量有着更高的要求，因为土地资源的日益紧张，高层建筑是城市建筑领域的主流，剪力墙结构具有施工效率高等优点，所以被广泛地应用到高层建筑中，在实践中需要严格控制各个环节的质量，消除剪力墙存在的裂缝病害问题，提升建筑工程的质量，保证人们的生命安全。
参考文献：
[1]李思远.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用概述[J].建筑与装饰，2019（13）：1-1.
[2]李桂萍.浅谈高层建筑剪力墙机构设计要点[J].科学之友，2011（6）.
[3]蔡振钦.对高层建筑剪力墙机构设计探讨[J].建筑与工程，2010（13）
论文作者:陈乃雷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/24
标签：剪力墙论文; 构件论文; 结构论文; 高层建筑论文; 边缘论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 《基层建设》2019年第29期论文;