摘要：伴随着城市化进程不断加快，为了满足城市居民对于住房的需求，城市开始大量建造高层住宅建筑，对于施工单位而言，想要保证高层建筑项目的安全性，就要对剪力墙的设计给予足够重视。这篇文章以三亚红沙棕榈滩高层住宅项目为例，详细说明了应该如何设计剪力墙结构的问题。
关键词：高层民用建筑；剪力墙结构；结构设计
引言
在生活水平逐步提升的背景下，群众对住宅建筑的要求也逐渐增多，因此高层住宅项目在设计的时候，需要在满足安全性的基础上为建筑物增添更多的功能性，而这些功能需要以优秀的剪力墙结构作为基础，在保证建筑质量的基础上，提升高层建筑使用价值。
一、剪力墙设计要求
第一，对悬臂剪力墙部件中的墙肢进行设计设计，确保墙肢底截面的合理性以及可靠性。第二，依照设计规范中墙体洞口的类型对剪力墙部件进行分类，将其分为整体墙以及连肢墙两种。针对不同类型的剪力墙进行具有针对性的细节设计。第三，在对连肢墙进行设计的时候，要对墙肢轴压比值进行精准计算[1]。若连肢墙洞口开度较大而导致其刚度降低，那么施工人员就要将连肢墙当作一个框架结构来使用。
二、剪力墙结构设计具体方式
（一）工程简介
为了方便介绍，这里以三亚红沙棕榈滩高层住宅项目为例子。该项目的抗震烈度设计为6度，地震分组属于第一组，项目的抗震设防类别达到丙类标准，建筑主体使用剪力墙结构，其抗震等级为Ⅳ级，剪力墙结构安全等级为Ⅱ级。这里以该项目中E户型为例子进行说明，E户型地下共有两层，地上为16层，总建筑高度为55.4 m，地下二层至首层的墙体厚度为300 mm，二层及以上楼层的墙体厚度为200 mm。地下二层至二层的砼强度为C40，三层至五层砼强度为C35，剩余楼层砼强度为C 30。
（二）确定关键荷载
在6度区域地震力不强，因此该项目建筑主体结构的受力特点为风荷载作用下水平方向的控制力，工作人员通过计算E户型层剪力曲线，能够计算出建筑底部最大剪力风载数据，其数值是地震作用的2.67倍。风荷载类型为频遇荷载，而地震荷载类型属于偶然荷载，因此在设计剪力墙结构时，依据《高层建筑混凝土结构技术规程》中的相关规定，在风荷载情况下，连梁部件的截面抗剪能力不得超出安全阈值，连梁部件的刚性不能折减。
（三）剪力墙布置
施工人员在设计剪力墙的时候，工作人员需要对楼层层间的最大位移与楼层高度之间的比值进行调整，将最大位移与层高之间的比值控制在1/1 000以内[2]。为了确保剪力墙结构的质量，对其刚度提出了更高的需求，该结构的刚度主要由方向墙数量决定，简单来说，就是能够使用的剪力墙的总数量，主要由建筑主体结构最大层间位移角数量所决定。与国际通行标准相比，国内对于剪力墙数量的限制比较严，在《全国民用建筑工程设计技术措施》中已经明确规定，建筑项目中所使用的剪力墙高度小于150 m时，若层间位移值大于层间有害位移值50%以上，则该楼层最大层间位移角的数值可调整为1/800。在计算最大层间位移角数据的时候，要根据有害位移公式Δμi=Δμi-θi-1hi来进行计算，在该公式中，Δμi代表i层的层间有害位移数值，而Δμi代表i层层间位移数据，θi－1代表i-1层的层间位移角数据，hi代表i层高度，这些数据的单位均为mm[3]。这里需要注意的是，剪力墙竖向荷载的规则性能够满足有害位移相关需求。因此在本项目中，较为合理的剪力墙数量，应能够把位移控制在1/800～1/1000之间。
（四）短肢剪力墙布置
工作人员在设计短肢剪力墙的时候，要根据其使用需求对其数量以及应用方式进行灵活调整,这种结构刚度要求不高，因此在布置的时候短肢剪力墙的数量会很多。在设计短肢剪力墙的过程中，其核心在于区分短肢剪力墙与一般剪力墙在设计上的不同[4]。依据相关规定，高层建筑项目在水平方向地震作用下，短肢剪力墙所承受的底部倾覆力矩不得大于结构底部总倾覆力矩的一半，在布置过程中，需要对短肢剪力墙的数量进行严格限定。当前，行业中将厚度达到300 mm而单肢长度小于2.4 m的剪力墙定义为短肢剪力墙，因此在对该项目首层架空层进行剪力墙布置的时候，由于该层的层高较高，为了确保首层的安全性，选择使用墙体厚度较厚的剪力墙，若使用墙厚小于300 mm的剪力墙，会导致剪力墙数量过多的问题，对于首层框架稳定性造成影响。因此在该项目中，将墙的厚度厚设计为320 mm，减少其使用数量，确保框架总体稳定性。根据抗震烈度为6度住宅项目对于短肢剪力墙构造的具体需求，设计人员在调整竖向钢筋配筋率的时候，需要让其符合最小配筋率需求，剪力墙底部强化区域的面积不得小于总面积的1%，剩余部位要大于总面积的0.08%。此外，住宅项目墙体在进行配筋时，通常要依照最小配筋率来进行设计，因此考虑到节省钢筋的问题，要尽可能少使用短肢剪力墙。而在《全国民用建筑工程设计技术措施》中，对于短肢剪力墙的判定有了补充说明：在短肢剪力墙结构中，在墙肢两端与强连梁处于连接状态时，可以将其不看作为短肢剪力墙。这里对于强连梁的定义为：连梁的高度大于400mm，且连梁净跨与截面高度之比小于2.5。该规定的推行让短肢剪力墙判定工作变得更加精确，以此来达到节省钢筋的目的。对于本项目中的E户型结构，首层框架中短肢剪力墙数量很少，因此使用墙体厚度为300 mm的剪力墙更为合适。
（五）设计楼面梁板
在剪力墙结构布置完毕之后，要进行的就是梁板布置工作。在高层建筑项目中，标准层单位面含钢量中，梁板部件用到的钢材，占到全部的35～55%。施工人员在设置梁板时，需要对梁的跨度进行控制，确保跨度在3～5m之间。此外，高连梁结构需要大量砼原料，在配筋比多的区域，若部件的刚度和连接一字形墙没有特殊需求，避免布置高连梁。在本工程中，墙体结构与楼面梁之间，在多个方向均有连接，为了确保建筑主体稳定性，施工人员要将纵向钢筋插入墙内，并且对墙面与钢筋连接处进行锚固。若梁体与墙板处于同一平面，工作人员对于钢筋锚固长度要进行控制，确保其长度与梁、柱连接长度一致；若二者不处于同一平面，钢筋在墙内锚固长度，要与设计方案的具体需求相符。剪力墙结构中，避免将主梁放置在剪力墙连梁部位，其原因在于：如果遇到强烈震动，作为建筑物抗震第一道防线的连梁结构，可能会在振动作用下受到损坏，若支承梁设置在连梁之上，支撑梁也会受到影响。如果因为建筑需求，必须要将支撑梁设置在连梁之上，工作人员需要将主梁转变为交接式，依据项目情况，增加连梁的配筋。
在本工程中，楼面开洞尺寸要小于楼面宽度50%，同时对于楼板的开洞总面积进行控制，开洞面积不得多于楼板面积的30%。开洞之后，施工人员要对楼板不仅的最小净宽度进行查验，确保在任何方向，其宽度大于5m，缚边楼板宽度大于2m。针对十字形、井字形部件，由于外伸长度大，施工人员需要对楼板进行强化，使用宽厚板作为连接板。
三、结束语
对于高层建筑项目而言，剪力墙结构是保证建筑稳定性以及安全性的关键部件。施工人员在设计剪力墙结构的时候要根据项目具体需求以及户型的数据分析建筑主体的关键荷载，并以此为基础来调整剪力墙以及短肢剪力墙的使用方式以及使用数量，确保建筑项目的抗震能力符合相关标准。
参考文献
[1]陈铭. 研究高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略[J]. 中华建设, 2019(9):0130-0131.
[2]郑鹏程. 建筑设计中剪力墙结构设计研究[J]. 百科论坛电子杂志, 2019, 000(008):69-70.
[3]郑伟光, 刘崇武, 贺成刚. 短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的运用分析[J]. 中国标准化, 2019, 542(06):66-68.
[4]虞建. 短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的应用研究[J]. 建筑·建材·装饰, 2018, 000(021):221,219.