小城镇建设2023年3期

高层建筑剪力墙结构设计要点分析

胡煜

中煤科工集团南京设计研究院有限公司  江苏 南京 210000

摘要：随着高层建筑越来越多，人们对建筑的安全性有了更高的要求。剪力墙是建筑工程中重要的一部抗震部件，其优化设计对确保建筑的安全性有着重要的意义。在建筑的结构设计过程中，根据建筑的结构设计特点，通过对剪力墙进行结构设计上的优化调整，使其在材料用量上有所减少，提升其经济性，并且在结构的抗震性能上也有所提升。本文针对剪力墙结构设计问题进行了分析。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；安全；计算

引言：

社会经济的不断提升带动了建筑工程的发展，人们对于建筑的结构性能提出了越来越高的要求，对建筑结构设计质量也更加的关注。建筑剪力墙的设计对整个建筑工程的质量与水平有着直接的影响，相关单位需要对剪力墙结构设计过程中存在的问题进行分析，采用科学合理的优化措施完善结构的设计，从而确保工程施工的安全性。

1、建筑剪力墙结构设计重要性

随着社会经济水平的不断提升和建筑结构设计整体水平的持续进步，建筑结构设计中剪力墙结构设计得到了越来越广泛的应用。建筑剪力墙的优化设计对整个建筑工程的质量与水平有着直接的影响。剪力墙具有结构刚度大、整体性强、种类多样化、空间利用率高等特点，并被高效应用于建筑工程设计及建设中，一直备受相关工作人员的重视及关注。剪力墙结构设计直接关系到建筑工程的结构安全及设计质量，所以不断提高剪力墙结构设计水平及施工质量是非常必要和重要的。“剪力墙”指具有较高稳定性、强大抗震功能及抗风性能的一种墙体结构，也称为“抗震墙”。多数剪力墙都使用钢筋混凝土结构，所以在建筑行业领域也被称为结构墙，能够同时承受地震和风两种外力所带来的荷载，降低自然灾害造成的工程质量及安全问题的发生率。剪力墙结构的设计应该根据具体的建筑特点来进行设计，切实地发挥材料本身的力学性能，让结构布置变得更为合理，让截面设计的科学性及合理性有所提升，提升结构本身的抗震性以及抗风性，要能够将其对于水平荷载的抵抗能力切实地发挥出来，还要基于保障建筑质量的考量，降低整个工程的造价。

2、剪力墙结构设计要求

随着社会经济的快速发展，对于房屋建筑结构中的安全性能和持久性能等要求也在不断提高，此种情况既为房屋建筑结构设计带来新的发展机遇，同时也带来更多的发展挑战。建筑结构作为设计的原则和参考标准是非常必要的，在设计上更具有有效性和科学性，以此来避免施工中出现各种各样的问题。建筑剪力墙结构具有较强的综合性能，而由于建筑工程包含众多的建筑内容，有着不同的机构及要求，加大了墙体设计的难度。设计人员与工程负责人应前往施工现场进行实地考察，并对照项目的施工图纸，根据工程的实际情况进行设计、选择，确定剪力墙结构使用的数量、规模等，避免出现使用不合理的情况。

剪力墙结构的设计应用需要满足结构整体安全性要求，保障剪力墙的荷载能力，在设计时需要对剪力墙的适宜刚度与数值进行综合分析。保证受力具有的均衡性，注重通过建筑中心同刚度中心距离的接近来避免建筑出现扭转效应。设计人员应当确保剪力墙在竖直方向上要做到从下往上连续的布置，从而能够有效避免发生刚度的突变情况。规则、简单的墙体设计，可以使高层建筑的受力更加均衡，保证应力分布的均匀和规则，从而增强剪力墙的整体受力抗压能力。

同时，剪力墙的结构设计需要严格按照相关规定与标准进行，对墙体设计时应对在水平地震作用之下的内力根据实际情况进行调整，强化薄弱的区域，并对墙面的平整度进行调整从而促进施工的顺利进行，保证施工质量。另外，剪力墙结构设计应用还需要重点考虑到精细化要求，无论是对于剪力墙尺寸的设置 ，还是对于剪力墙开洞大小设置，以及剪力墙中的配筋设计，都需要体现出较强的精细化控制效果 ，避免因为任何方面的偏差问题，影响到剪力墙结构的应用效果，要求设计人员予以高度重视。

3、高层建筑剪力墙结构设计的优化措施

3.1制定合理的剪力墙结构设计方案

高层建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响，关系着建筑工程的施工和质量，通过对房屋建筑结构的透彻分析，对于房屋建筑结构整体的设计和过程进行做优化的分析，并作出相应的改进设计。高层建筑必须具备足够的耐力和稳定性，为保证高层建筑结构受力的均匀性，做好剪力墙结构布置工作是必要的，可从多个角度入手，选择合理的结构体系，布置合适的受力构件，保障结构的延性，在符合设计要求同时，合理控制结构屈服的应力重分布，从而获取更为明确的传力体系。在结构选取时，要充分考虑墙体结构的性能，采用布置规则的结构，从而使剪力墙整体的结构设计的水平、质量与安全性得到提升。为确保剪力墙作用的发挥，注意墙体与墙体之间距离的把控，应沿着主轴的方向对剪力墙进行针对性的设置，从而能够有效发挥出剪力墙的抗震效果。

同时，做好沟通与交接工作，根据建筑项目的具体背景来选用合理的剪刀墙结构体系，材料以及构件截面尺寸，做好工程造价工作，保证工程造价处于可控范围内，从而确保剪力墙结构设计方案与工程的实际情况相适应。例如，在框支剪力墙的结构中，可以采用短肢剪力墙增强其整体的刚度，根据工程成本对使用量进行合理分配。在设计剪力墙结构体系的过程中，要将水平分布的钢筋与短肢墙中箍筋进行合理的分布、合并，在保证工程质量的前提下，减少钢筋的使用量，从而实现成本节约的目的。总之，必须对剪力墙结构多加重视、持续对其展开深入的研究，持续优化剪力墙结构设计，继而提升整体的设计水平，确保建筑工程的整体质量以及建筑性能的有效提升。

3.2优化墙体布置

剪力墙结构是高层经济建筑的核心支撑，通过剪刀墙结构可以对高层建筑的各项性能造成良好的影响，例如可以保障建筑的经济性，提高建筑的抗震性能等等。首先，在建筑平面、竖向结构的布置时，需要充分结合建筑结构的特征对墙体平面的形状进行设计，根据对墙体结构的分析，发现墙体的薄弱部分并对其进行强化。在布置的过程中，应避免采用单向布置的方式，对短肢剪力墙的数量严格控制，以提升剪力墙布置工作的有效性，提升工程施工的整体质量水平及效率。在进行剪力墙的墙肢截面设计时，一定要遵循简单和规整的原则，使剪力墙在竖向的设置上能够满足其刚度所需，在门窗洞口方面的设计应当保证上下之间的整齐，并以成列的形成进行规整布置，从而使墙体与连梁在应力的分布上较为明确且更具规则性。

其次，在剪力墙尺寸设计中，设计人员应该重点考虑到不同剪力墙形式的应用效果 ，结合建筑工程项目 结构体系的具体要求 ，首先合理确定剪力墙形式 ，然后围绕着剪力墙 的具体布置方式进行恰当选择 ， 比如为了提升剪力墙在建筑结构体系 中的刚度 ，可以将其设置为“T”型或“L”型 ，这两种外形不但能够减轻前体的重量，还能够有效减小剪刀墙结构的外形体积，这对提升剪刀墙侧向的刚度有着重要帮助。

最后，为了确保建筑结构中的剪力墙结构得到合理的布置，并保障其布置的适当性与科学性，应当合理控制位移比例以及周期比例等。位移比例也即是指在建筑中其竖向的建构楼层彼此间的位移、楼层的平均值以及水平位移互相间的比例值。剪力墙的边缘构件与其塑形能力息息相关，为了提高整体的抗震性能，通常会在剪刀墙的两侧以及洞口处设置边缘构件，通过边缘构件的设置来提升建筑物的耐力性能，从而提升整体结构的安全性。为了降低连梁发生形变的概率，应该在合理的范围内控制连梁的高度，将连梁高度适度降低，以实现剪刀墙连梁设计的优化。

3.3提升计算精确性

    提升计算精确性是建筑结构设计中剪力墙结构设计应用的核心内容之一。因此结构设计者在设计的同时必须熟悉掌握计算机的应用程序，意识到数据对于设计的重要性，通过不同的力学模型对比数据分析结果，能够进一步保证数据结果的准确性。为确保设计方案的合理性和可实施性，需要采集建筑周边的各种环境参数，利用计算机构建三维立体模型进行验证，将设计中的不足之处进行优化，提高方案设计的效率以及科学性。在对建筑的整体结构进行优化设计的时候，可以借助相关的建筑模型，来对建筑的整体结构特点进行把握，然后进行相应的优化设计，在对建筑的主体部位进行结构优化设计的时候，需要对剪力墙进行优化设计，保证剪力墙的整体质量，从而提升建筑的质量。除使用常规的剪力墙参数计算方法以外，还需要借助计算机信息技术反复核算、修正、统计和分析剪力墙结构参数，包括剪力墙的脆性、延性、刚度、抗震性能、承载力及抗压性能等都有相应的参数值或者参数区间值，然后在该基础上不断优化、调整剪力墙结构设计方案，确保剪力墙结构设计合理、科学和有效。

4、结语

在建筑结构设计的过程中，包含了各种各样的内容，而剪力墙结构显得极为关键。因此，设计人员需要根据建筑工程建设需要及剪力墙结构设计存在的不足等情况，不断去优化、完善剪力墙结构设计方案。

参考文献：

[1] 马相明.现代建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].建材与装饰,2020(18):83+86.

[2]王娟 .建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J]. 大众标准化,2022(12):46-48.