高层剪力墙结构设计论文2篇

第一篇

1高层剪力墙结构布置要求与特点

1．1剪力墙布置要求

通常剪力墙沿主轴方向进行布置，设计人员在建筑平面内布置的剪力墙应当保持平均，剪力墙宽度与高度尺寸均较大，且其厚度偏薄，剪力墙主要承受水平作用、弯矩以及竖向荷载，因此剪力墙结构应具有抗风、抗震的能力，所以其结构体系应满足延性变形与抗脆性剪切的要求，在剪力墙设计过程中设计人员应尽量考虑其弯曲延性。

1．2剪力墙结构类别

高层剪力墙建筑结构类型主要包括整体墙、联肢墙等，根据墙体的差异性特点以及其受力形式，对剪力墙体内力进行配筋，整体墙主要涉及山墙、局部开洞墙、结构片墙，而联肢墙则是将剪力墙通过梁进行连接，剪力墙建筑结构体系如下图所示。剪力墙在高层建筑中充当竖向承重与抗侧力结构的构件，设计人员在剪力墙上可以进行开洞设计，如洞口开设越大时，从受力体系上更接近于剪力墙框架体系。

1．3剪力墙结构特点

(1)优点:高层剪力墙结构体系承载水平较高，自身侧向刚度较大、变形小，平面布局较为规整，剪力墙结构体系适用层高较小建筑，如高层住宅、高层宾馆等。

(2)缺点:高层建筑剪力墙结构体系自重偏大，且建筑平面布置空间存在局限性，为了满足业主对大建筑空间的需求，可将剪力墙转化为框架－剪力墙、框支剪力墙结构体系，框架－剪力墙结构体系是把剪力墙、框架作为承载构件，承受水平与竖向作用荷载，而框架结构来承受竖向荷载，剪力墙则承受水平方向的剪切力。框支－剪力墙结构体系是把高层建筑底部设计为框架体系，这种结构体系适用于带有转换层的建筑。

2剪力墙厚度与墙肢长度确定

2.1剪力墙厚度

根据抗震规范规定要求，当高层建筑抗震等级为一、二级抗震设计人员需要对剪力墙底部进行加强，其墙厚应大于200mrn，而且大于高层建筑层高1/16，对于非加强区域墙厚不得低于160mm，在进行剪力墙设计过程中，设计人员如遇特殊情况，应对高层建筑展开概念设计分析，积极控制与调整墙肢轴压的数值，确保高层建筑的连续性，确保剪力墙结构设计满足规范要求。

2．2墙肢长度

在设计过程中，设计人员对高层建筑剪力墙结构长度有着明确控制，墙肢长度一般低于8m，因此在剪力墙结构设计过程中设计人员应保证剪力墙体系延性，为了消除剪力墙结构发生脆性破坏，可把剪力墙的高宽比大于3，增强剪力墙的延性，在地震作用下使其发生弯曲破坏，在以往设计过程中笔者发现墙体过长，为了确保墙体的高宽比值大于3，可通过开设洞口等措施将长墙分割成具有均匀性肢墙，对于洞口笔者认为选择弯矩比偏小的连梁。

3剪力墙结构设计原则

设计人员在进行剪力墙设计中，首先结合设计规范具体要求对结构的合理性进行考量，在结构设计过程中，设计人员从技术层面应满足下列原则，从而能够推动剪力墙设计科学化、规范化，应当选择合理的结构设计方案，结合地理位置、功能需求、施工因素与材料等，最终决定最合理的结构设计方案。

3．1调整层间最小剪力系数

设计人员为了控制剪力墙结构自重，避免地震出现，尽量少布置剪力墙，但基于一个前提是要求短肢剪力墙所承受第一振型倾覆力矩应低于地震倾覆力矩总数的40%，设计人员可扩大剪力墙开间，增加剪力墙结构的侧向刚度，保证层间最小剪力系数满足规范要求，从而能够控制建筑工程成本支出。

3．2调整层间层高比与最大位移

层间扭转与剪切变形是高层建筑结构设计的重点，其中剪切变形主要根据竖向构件数量来判断的，如某建筑竖向构件布置过多，必然增大剪重比，造成结构设计不合理，扭转变形加大，且无法满足楼层间位移要求，对此，在建筑物中应尽量减少扭转变形，而不能单靠增加竖向构件的刚度来调整楼层之间的位移。

4剪力墙结构设计优化措施

4．1加强大墙肢的结构处理

在设计过程中笔者发现剪力墙结构由于本身具有延伸性要求，对此在实际施工过程中也应具备其延展性能，设计人员应重视剪力墙结构整体性工作，剪力墙在实际破坏中以弯曲破坏为主，极易造成脆性破坏，这对结构的抗震极为不利。针对这种情况设计人员对于墙肢较长的剪力墙设计不仅满足承载力要求还需进行分层设计，将其分割成为均匀单元，对于较短墙肢在受弯条件下出现裂缝较小，从而能够有效发挥墙体配筋作用，为消除这些不利现象出现，对于墙肢长度超过8m可选择下列处理措施:第一，开设施工洞，在施工过程中需对墙体孔洞预留，同时对预留孔洞需布置填充墙，这样能够将长墙肢隔成短墙肢。第二，开设计算洞，设计人员主要在结构计算时假设其有洞，但在实际施工过程中仍为混凝土墙，这种计算洞的开设，能够发挥墙肢配筋性能。

4．2加强剪力墙结构均衡设计

在高层剪力墙建筑结构设计过程中，设计人员应当采取恰当优化措施实现结构受力均衡，不仅能够提高剪力墙结构安全度，还能够控制工程的投资造价，设计人员根据剪力墙的平面布置情况能够真正实现剪力墙结构的设计优化，根据施工现场条件，制定正确的剪力墙设计方案，设计人员加强剪力墙施工质量的督查，制定科学的施工管理机制，强化施工管理人员的安全意识，要求其按照操作流程与设计图纸进行施工作业。

5结束语

总而言之，随着我国城镇化进程加快，剪力墙结构在高层建筑结构中得到广泛应用，对增强剪力墙结构安全性、抗震性具有积极作用，对此设计人员需要考虑剪力墙的结构问题，制定科学的剪力墙结构设计方案，结合建筑工程的实际条件，对此充分做好现场的勘察设计准备工作，保证建筑物整体的设计水平，最终推动我国建筑行业的可持续发展。

作者:潘奕康单位:广东省建筑设计研究院

第二篇

1高层建筑剪力墙的结构

1.1高层剪力墙结构的经济效应

1.1.1剪力墙的结构与钢筋强度恰好，会使得剪力墙的整体性能比较好，用的钢筋数量比较少，在高层的住宅里，每个间距比较大，采用分隔墙的数量参数会比较多，如果采用的是现浇剪力墙的设计，可以减少承重墙的比例参数，这样看来比较符合经济效益，而且剪力墙的外观会显得比较整齐，没有柱体外露的现象产生，在室内装饰的时候会显得比较大方，所以目前许多高层的建筑采用的是这种剪力墙的设计。

1.1.2剪力墙的结构多是配筋，如果配筋比例低于一定量谁拍的时候，剪力墙的结构延展性就会比较差，刚度比较大的结构相对应的地震影响力度小，所以建筑刚度大的话相应的工程预算就会越多。所以，剪力墙的设计应该要做到在符合建筑体支撑和地震力度需求的前提下，要结合实际，将其刚度控制在一定的合理范围内，增加配筋与内力的检查。

1.2剪力墙结构含钢量

在剪力墙的设计中，要根据实际的情况，建筑物的住宅楼层的结构作一个系统的分析，同时从结构含钢筋的数量角度来做具体的分析，达到结构优化的作用。

2完善设计，减低工程预算

2.1设计主题最大化的优化，使整体结构受力平衡，技术应用平均的分配，整体观感安全大方，每一个内部的结构都可以发挥最大的作用，这样设计才可以使得建筑物达到安全、合理的原则，从结构设计的格局来看，在水平荷载的作用力下，剪力墙的配筋数量往往和剪力墙的布局相关联，配筋与断面之间又有着相对应的关系，因为剪力墙的布局不统一，一个剪力墙两端的断面可能相差有8倍左右，配筋强度也会相差相应的倍数左右，这样会造成配筋的浪费，因为剪力墙的作用力是对称的，两边受力都是均匀的，所以调整好剪力墙的设计，会节省一定的工程造价，同时使得建筑结构的美观和增加其安全性能。

2.2概念的不同导致工程损失。由于设计人员对建筑结构的概念没有理解透彻，这样会导致整体布局的柱体浪费，比如漳州一栋19层的高层建筑，因为其布局结构的特点，外框的基本柱体长度是715mm，外框与内部的长度为9m，而设计人员将外框订制为1000mm*700mm，其设计理念是增加边框的抗剪能力，加大外框的结构强度，但是实际上，工程因为外框柱体长度为715mm，是不会产生剪力滞后效应的，这样一来其实采用1000mm*700mm跟采用350mm*700mm对外框的变形的原理是一样的，但是采用打的边框设计会因为增加重量，而导致加重了建筑主体的负担，与整个设计最初的理念不相符，如果工程设计人员没有及时的把设计好的结构与工程实际的相结合的话，不仅会对建筑的结构造成浪费，还会对建筑的安全性造成威胁。

3应用实例分析

3.1工程概况

这个工程是在湖北的一个城市里面，住宅的小区建筑面积达到了1018万平方米，通过对其中一栋楼层进行分析，以点带面的来分析整片小区建筑面积的结构设计，在保证建筑安全的前提下，提高建筑的设计层次，降低其工程的预算，我们进行分析的住宅是一栋16层的地下2层的单纯剪力墙的高层建筑，总的建筑面积达到了2万平方米。地下层高为316m，首层商业用处，层高为314m，二层以上为住宅，楼层高度为218m，建筑归为丙类，Ⅲ类场地，地质不纯。

3.2结构整体计算

3.2.1整体计算结构

结构自振周期（m为质量，k为刚度系数，δ为柔度系数。）

3.2.2结构的合理程度

整体结构格局不够严谨，楼层的比例没有分配好，比其应按照的规定系数参数值要大。结构的平均质量设计合理：242821/(1061×18)=1217kN/m2。自振周期参数值也在合理的范围内。楼层最大的水平比例偏大于规定的参数值，但是也是在允许使用的范围之内。

3.2.3地基处理

因为地质不纯，加上地下基层的作用力差距比较大，为了减少沉降的危险系数，应该要采用CFG作为地基的处理技术，地底勘察报告也要是做CFG处理。但是由于业主担心CFG会对工程的进度造成影响，为了加强工期的进度，通过与管理部门和监管部门的协商，决定放弃CGF，而是采用土地原本的地质作为地基，同时利用其他的方法方式来保证主体稳固。

3.2.4基础设计

基坑的底部高度为-7.19km，基础底板厚度为175mm，采用可塑性的参数计算，一次来降低钢筋的用量，达到实际的钢筋配备率为0.121%，对于个别比较大的单间需要加大钢筋的数量。

3.2.5剪力墙及连梁钢筋用量分析

依据工程的规范操作和实际的建筑层数、楼层高度，应该将墙体厚度的取值为：首层与地下层是250mm，地下层外墙厚度是300mm，二层以上的是200mm，内部墙体是180mm。为了降低工程预算，配筋的数量可以适当的调低：因为建筑主体结构按照比例分配配筋要求，其中墙体的分布筋与建筑结构要求的最小范围的数值吻合，所以其配筋数目不要浪费。根据参数值考虑，地下室的外墙分布水平筋数可以减少一定的量。

3.2.6楼板钢筋用量

现在的电气管道一般都采用隐藏式，所以要求楼板的厚度要超过120mm，比较大的单独房间要根据一定的地板跨度，要将隔墙设计为150mm、170mm、180mm、190mm几种，有悬挂式阳台的内部测试隔板要设计为160mm，楼板的厚度要达到参数值6200跨180厚，5400跨160厚，因为采用的是偏厚的设计，所以要存在一定的弹性设计原则，施工中使用的是一、二级钢筋，180厚楼板配筋<12@150，配筋的参数概率是0.142%，120厚楼板配筋<10@150，配筋的参数概率是0.144%，同时160厚楼板配筋<12@180，配筋的参数改率是0.139%，这个设计比较符合实际跟建筑主体的设计。

4结束语

4.1在整个建筑结构布局的计算之中，剪重比较大，所以在结构的布局还可以再细化。

4.2由于考虑到建筑的功用，本工程有两个方向扭转呈现不规则的趋势，而且造成的后果比较严重，所以应该根据实际的考虑，注意配筋的加强。

4.3在保证建筑主体安全的大前提下，地基可以采用一个天然的地基，暗柱的配筋也可以适当的调小。

4.4一栋建筑的设计，从设计到施工到最后的验收过程，都需要各个专业的密切配合，才能真正的起到优化结构的作用，使得建筑的设计更加合理和人性化。

4.5建筑的优化是为了降低工程的造价，但是是要在保证工程安全的前提下去优化，而不是将建筑的安全也给优化了，必须是保证整体结构的一致性而再考虑经济合理。

作者:肖兴北陈磊单位:国家林业局林产工业规划设计院