李启明
合肥泽翔房地产开发有限公司 安徽省合肥市 230012
摘要：人们生活水平质量进一步提高的过程中，对于建筑的品质及安全需求也越来越高，相关质量相关的设计工作必须要充分落实，才能够确保建筑运行的安全性和稳定性，文章就此展开分析，希望可以给有关从业人员以启发。
关键词：高层建筑；钢筋混凝土；剪力墙；结构设计
引言
近年来，随着我国城市经济的不断发展，高层建筑的建设数量不断增多，结构形式越来越复杂，很多新型的设计方案以迅猛的速度呈现在城市的建设之中，在高层建筑结构设计中既要适应市场需求，又要满足规范要求，还要进行必要的抗震设计，高层建筑结构设计也成为了设计研究中的重点工作，高层建筑结构的设计变得极其重要。本文结合工作实践，主要论述了高层建筑结构设计的原则及注意问题。
1、高层建筑剪力墙结构设计的主要特征
剪力墙结构设计时，应充分发挥各抗侧力构件的作用，在确保安全的前提下做到经济合理。规范关于各项技术指标对剪力者结构的整体设计进行了限定，包括位移角、位移比、周期比、刚度比、受剪承载力比等。同时也对具体构件的设计指标做了限定，包括轴压比、配筋率、体积配箍率等。但是满足了规范的要求仅仅只是满足了安全性问题，我们还要兼顾经济性设计，只有安全、经济的设计才是合理的设计，反过来一个合理的设计最终必然是安全、经济的。在剪力墙结构中，墙体的数量和布置是对合理性影响巨大的部分。在安全性上，剪力墙是主要的抗侧力构件，在经济性上，剪力墙也占据了一大部分的工程成本。剪力墙数量应尽量減少，当存在其他抗侧力构件如框架柱时，还应满足在基本振型地震作用下，剪力墙部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震傾覆力矩的50％。同时，规范规定框架部分承担的地震剪力至少为底部总剪力的20％，或各层框架承担的地震总剪力中最大值的1.5倍。当框架部分承担的剪力无法满足规范要求时，应对框架地震剪力进行调整，以确保在设防地震，罕遇地震时剪力墙先于框架破坏后，由于塑性内力重分布引起的框架分配的地震剪力加大的情况，使框架部分成为有效的抗震第二道防线。
2、剪力墙结构设计中容易出现的问题
剪力墙结构设计中侧向刚度不要太大，如采用全剪力墙结构(即除了门窗洞外均为剪力墙，且无后砌填充墙)，它的侧向刚度会过大，其地震作用也会随之增加，经济性和合理性显然不足。按照底层剪力墙厚度的设计要求:抗震设计中，筒体和一般的剪力墙所承受的第一振型底部的地震倾覆力矩不能小于总底部地震的倾覆力矩的一半。在结构设计时，很多设计人员选择把短的墙段画成约束边缘构件或构造边缘构件，还把计算中用到的纵向钢筋均匀的配置在墙段内，使墙肢及轴附近钢筋难以发挥效用，这种做法显然很不妥。为改善该现象，纵向钢筋应向着墙肢端部集中，该做法可打印出剪力墙边缘构件配筋的计算结果，逐一复核。此外，抗震墙的截面高度与厚度之比不大于3时，设计时应按框架柱进行截面设计，箍筋应以框架柱要求来加密， SATWE等的程序在计算中也应合规。
3、高层剪力墙结构设计
3.1、布置数量优化
在进行剪力墙设计时，要准确分析结构，剪力墙的布置数量可通过位移角指标及最小剪力系数来控制。剪力墙结构的位移角限值为1/1000，在满足结构安全性的前提下，工程设计应尽可能接近这一数值，如果结构刚度过大，则说明剪力墙布置数量太多，故可取消或缩短个别墙肢。在优化过程中，应做到尽可能使刚度中心与质量中心重合或者接近，这样结构才会具有良好的抗扭刚度，整体用钢量才会减少。剪力墙连梁超限与否、墙体洞口开设位置、轴压比是否满足规范要求均需全面考虑。
另外计算参数的合理选取也至关重要，如：①周期折减系数，根据结构中填充墙的占比，可取0.8～1.0。②振型个数，取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。③连梁刚度折减系数，地震作用效应计算时，对连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5；当结构位移由风荷载控制时，连梁刚度不折减。以上均属于结构整体层面，在结构初步方案布置中就应合理考虑并优化[1]。
3.2剪力墙墙体配筋
墙体的配筋率，目前在砼规规定在一、二、三級抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应小于0.25％部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应小于0.3％和国外的配筋率0.1～0.25％的高者基本接轨，这在高层或者较长的剪力墙结构中应该是合理的，但对于低矮、短小的剪力墙值得探讨。墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏，同时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝，设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加，特别在连染部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。
3.3、短肢剪力墙体系构造
在高层建筑当中，其连梁属于一类耗能型的建筑构件，一旦剪切破坏连梁将会降低结构延性，这对建筑抗震是极为不利的，因此在设计过程中需要根据强剪弱弯的延性需求原则来计算连梁刚度。短肢剪力墙结构系统的构造要求和普通剪力墙结构是一致的。如今在我国此类结构体系的设计过程中，一般会以两类方法设计短肢剪力墙结构体系端部的暗柱：①将暗柱设置到端部；②在腹部均匀地配筋。此外，若短肢剪力墙的肢长比较长，便应当合理设置剪力墙的竖向以及水平向的分布筋。需要注意的是，异形柱的配筋方法与腹部的均匀配筋较为相似，因此可以设置腹部钢筋面积为竖向分布筋，随后在端部放置计算所得暗柱钢筋的面积。设计人员应该对短肢剪力墙连梁斜截面的抗剪极限承载力以及正截面的极限承载力等展开计算。
3.4、剪力墙的厚度长度的优化
剪力墙材料的用量是整个结构材料用量的核心。一般来说，竖向构件的含钢量占到总含钢量的50%～70%，因此在满足安全适用耐久的前提下，减少剪力墙材料用量是优化的重点。影响剪力墙材料用量的因素主要有长度和厚度以及混凝土等级。因为结构的刚度与剪力墙长度的三次方及厚度的一次方成正比，所以在满足剪力墙墙体稳定性及结构刚度的前提下，减薄剪力墙厚度，可以达到刚度不大幅度降低而又节省材料用量的目的[4]。
结束语
随着我国综合国力的强盛与城市的快速发展，人们对于建筑的质量，尤其是代表时代发展的高层建筑提出了更新且更高标准的要求。对于建筑行业的工程师来说，他们必须对自己有更高的要求，从思想上与时俱进、推陈出新，但要在合乎规范与科学原理的基础上进行创新与发展，在实践的过程中不断总结经验，用积累的经验为后续的工作与创新铺垫，不断提高自身的专业素养与设计建设水平。我们有充分的理由相信，我们国家的工程师会在今后的高层建筑的设计与建设中发挥更大的能量，为推进我国高层建筑使用的耐久性、安全性与美观做出更大的贡献[5]。
参考文献：
[1]王香娟.试析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].门窗,2019(21):137+139.
[2]潘杨.剪力墙结构在高层建筑结构设计中的应用分析[J].门窗,2019(21):158.
[3]兰旭博.跃层剪力墙结构的抗震性能分析[J].价值工程,2019,38(32):160-162.
[4]曹建锋,王四清,陈宇,董冰.某高层办公楼超限结构设计与分析[J].建筑结构,2019,49(S2):41-45.
[5]张伟.某办公楼超限高层结构设计[J].建筑结构,2019,49(S2):46-50.