阐述高层建筑高层建筑剪力墙结构优化设计分析初探

论文导读：多高层的那些建筑是要有很好的空间的工作能力的，剪力墙的布置是需要双向的，从而组成空间的结构，尤其是抗震的防御区，更要免除单向的剪力墙布置的结构，最好是保证两个方向的刚度接近，剪力墙平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物中心尽量接近。以减小扭转效应。必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。剪力墙抗侧
摘要: 剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理墙面平整，所以高层建筑结构中便越来越多地采用剪力墙结构。本文探讨了 高层建筑剪力墙结构优化设计。
关键词: 高层；建筑；剪力墙；结构；设计
在建筑结构设计中，剪力墙结构的刚度相对很大，且用钢量相对少，结构的整体性能较为稳定。因此，被采用的范围很广，剪力墙是一种用来抵抗侧向力的比较好的单元，它可以是完全由剪力墙来抵抗侧力的一种剪力墙结构，也可以是和框架共同组成的框架-剪力墙的结构。剪力墙具有比较大的刚度，在结构中通常承受大部分的水平力，成为一种比较有效的抗侧力的结构，在地震区的高层建筑中设置剪力墙或者核心筒可以很好的改善建筑的源于：标准论文格式范文www.7ctime.com
抗震性能。

一、高层建筑剪力墙的特点以及分类

剪力墙根据是不是开洞以及开洞的大小可以分为以下几个类型。
1、实体墙
所谓实体墙就是指没有开洞或者开洞的面积小于整个墙体面积的15%。其受力的特点是就像一个悬臂墙。它的弯矩图既没有突变，也没有反弯点，整个墙体的变形是以弯曲型为主。

2、整体的小开口剪力墙

这主要是指开孔的面积虽然大于整个墙体面积的15%，但是仍然属于小面积开孔的墙体，其受力的特点就是弯矩图在连接梁的地方发生突变，在高度上没有反弯点，或者是仅仅在个别的楼层才有反弯点。

3、双脂肢或者多肢剪力墙

所谓的双肢或者多肢剪力墙主要是说开洞比较大的或者洞口成列布置的墙体。它的受力特点是和整体的小开口的剪力墙相类似的。

4、壁式框架

壁式框架是指洞口的尺寸相对比较大，而连接梁线的刚度和墙肢线的刚度比较接近的墙体。其受力特点是弯矩图在楼层的地方放生突变，而且在大多数的楼层中都会出现反弯点。

二、剪力墙结构设计的基本原则

1、要严格遵守肢长和厚度的比值，进行构件设计。由于剪力墙的高度和宽度尺寸都有着很大的不同，因此，要据几何特征和受力形态来计算肢长和厚度的比值，据结果实施按柱设计或者是按双向受压构件设计。
2、既要满足刚度要求又要具有很强的变形性能和延性。剪力墙结构中，墙体会承受多方面的力度，既有水平剪力和弯矩，还承担竖向压力；在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，因此，设计时候一般都是设计为延性弯曲型。既可以增加抗震性能，又可以防治脆性剪切造成破坏。
3、剪力墙在设计时候要尽量避免平面外搭接，实在避免不了时应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。
4、墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。

三、高层建筑剪力墙结构优化设计

1、剪力墙的具体结构的设置

多高层的那些建筑是要有很好的空间的工作能力的，剪力墙的布置是需要双向的，从而组成空间的结构，尤其是抗震的防御区，更要免除单向的剪力墙布置的结构，最好是保证两个方向的刚度接近，剪力墙平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物中心尽量接近。以减小扭转效应。必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。剪力墙抗侧刚度大，结构自振周期短，所受水平地震作用较大，对结构不利，可充分利用剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大的能力，尽量减薄纵横墙体的厚度，或采用“主次结构”加大墙体的间距，减少墙体数量，以降低结构的抗侧移刚度，减轻结构重量，减少墙体的水平地震剪力和弯矩。剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩。当梁高大于2倍墙厚时，梁端弯矩可能会影响平面外的安全，所以要使用适当的办法，以确保安全，如果楼面的截面小，可以把结构设计成铰接或半刚接，这样可以适当的减少墙肢平面外变矩。

2、剪力墙结构的厚度

按抗震规范6.4.1条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜<200mm，且不小于层高的1/16，其他部位不小于160mm，当墙端头无翼墙或暗柱时不应小于层高的1/12这些规定对于八度地震区的多层及低高层剪力墙结构显得不够合理。例如5~15层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都5~4.2m时，则墙厚需要320~350mm，显然不合理。故像这样的特殊情况的高层建筑应该通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，确保整体的连结从而减小墙的厚度。

3、底部加强部位的设计

在剪力墙设计时， 一般高层剪力墙结构， 底部加强部论文导读：量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。建筑行业关系到国计民生，不仅仅影响到国家经济的稳定，也关系到居民的生活质量提高，因此，保证建筑结构设计的科学合理性，保证建筑结构具有强大的稳定性能和抗震能力，对保证居民生命财产安全，保证区域经济的稳定，减少建筑工程质量事故，有着十分重要的意义。剪
位的高度可取嵌固部位以上墙肢总高度的 1/ 8 和底部两层高度二者的较大值; 底部带转换层的高层建筑结构， 其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上 2 层的高度及墙肢总高度的1/ 8 二者的较大值。当将地下室顶板视作嵌固部位， 在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层， 同时将影响到地下 1 层， 此时地下 1层的抗震等级不能降低，加强部位的范围应向下延伸到地下 1 层，并应按规范要求在地下 1 层设置约束边缘构件。

4、连梁的设计布置

连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制，因此，在剪力墙的连梁设计中，会因为设计的不合理，容易出现连梁承载力或者是连梁的界面难以达到相关规定的标准，从而既会影响到工程的施工，又会影响到工程的质量。因此，要综合多种情况，进行设计和处理。
（1）对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减小，内力重分布。因此，在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。因此，可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。
（2）增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度
在进行连梁的设计中，为了达到降低连梁刚度，减少地震影响效果的目的，可以选择扩大剪力墙所开洞口的宽度，也就是增加连梁的总体跨度，从而使的连梁的高度降低。使得连梁的承载力保证在一定的标准范围内。
（3）增加剪力墙的厚度
在进行连梁设计可以，可以增加剪力墙的厚度，使得连梁的截面宽度变大，不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大，也使得地震产生的内力作用变得更大，而起，由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加，也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
（4）提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定个标准，可以合理的提高剪力墙的混泥土的等级，当混泥土的等级得到提升，混泥土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。
建筑行业关系到国计民生，不仅仅影响到国家经济的稳定，也关系到居民的生活质量提高，因此，保证建筑结构设计的科学合理性，保证建筑结构具有强大的稳定性能和抗震能力，对保证居民生命财产安全，保证区域经济的稳定，减少建筑工程质量事故，有着十分重要的意义。剪力墙结构在我国建筑行业的广泛运用，既可以大力推进我国建筑质量的提高，又可以为我国的社会主义和谐社会奠定强大的基础，在进行剪力墙结构设计时候，必须综合考虑多方面的因素，严格遵守设计规程，保证设计的科学合理化。
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