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高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计研究邵丹

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：邵丹

[导读] 摘要：随着国家的整体发展，在建筑领域也取得了巨大的进步，目前的房屋建筑逐渐高层化，目前我国高层房屋建筑的主体结构大多都是由钢筋混凝土剪力墙结构而成，可以为建筑过程中节省大量的成本，还具有十分强硬的实用性。

        摘要：随着国家的整体发展，在建筑领域也取得了巨大的进步，目前的房屋建筑逐渐高层化，目前我国高层房屋建筑的主体结构大多都是由钢筋混凝土剪力墙结构而成，可以为建筑过程中节省大量的成本，还具有十分强硬的实用性。本文根据高层建筑钢筋混凝剪力墙结构进行概述，并提出了要点以及改善方法。
        关键词：高层建筑；钢筋混凝土；剪力墙；结构设计
        一、剪力墙结构概述
        在施工过程中，高层建筑的剪力墙，其墙体结构
        的实际面积较大，其以钢筋混凝土为主要建筑材料。剪力墙的建造主要作用是让房屋有更好的稳定性和安全性，剪力墙有着出色的抗震功能，同时还满足了建筑中的每一项需求。利用剪力墙可以让房屋给人一种更好的舒适度，同时还显得大方，整洁，能够满足大众的需求，且拥有出色的承重能力，为居住人提供了安全性的保障，让人们的居住环境进一步提升。
        剪力墙结构是目前高层建筑中，成本最低效率最高的一种设计方案，因为它采用的大部分材料是钢筋混凝土，在市场上，钢筋混凝土相对比较便宜。能够满足建筑的需求还能让建筑造价师节约成本。与传统的承重墙相比较，其不仅节约了房屋空间，还能增强与传统的承重墙相比的承受重力。在施工的过程中，结合实际考虑到建设中的各个细节，充分利用剪力墙的抗震功能。钢筋混凝土的制作过程，应该注意其细节，注意水灰的调配比例，钢筋混凝土要符合设计方案。达到合格标准，这样可以有效的降低风险，满足高层建筑的需求。
        二、剪力墙结构设计要点
        1、水平荷载
        在设计工作当中，为了保障剪力墙结构水平载荷达标，要先设计初步结构图像，相应依照自重和其他竖向荷载的关系，进行比值计算，根据计算结果可以看到剪力墙整体结构当中的力学结构分布，相应推断出当前设计结构中的水平荷载是否平衡且达标。
        2、轴向变形
        在广大高层建筑建设的过程中，竖向的自重将会产生较大的载荷，如果不对其进行合理控制的话，将会使得其在使用的过程中产生巨大的轴向变形，进而对连续的梁弯矩产生较大的影响。另外，在使用的过程中也会对不同构件的侧移产生很大的影响，最终使得整体结构变得更加不安全。
        3、侧向位移
        主要是指在高层建筑中出现的墙体变形现象。这种现象的产生主要是由于墙体结构的截面较小，刚度较低，在建筑物受到多方面荷载时，侧向位移现象便随之发生。设计人员在进行剪力墙体结构设计时，需根据建筑物的实际情况，及时调整建筑物的竖向构件面积及布置方式，并进行相应的抗震验算，使其满足建筑工程的整体施工标准，从而控制荷载产生的侧向位移，以此减少侧向位移现象的发生频率，增强建筑物的安全性与抗震性。

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        三、高层建筑剪力墙结构设计的优化
        1、明确设计原则
        在高层建筑混凝土剪力墙结构设计时，设计人员要明确设计原则，一般说来，由于剪力墙结构的厚度相对较薄，且高度和宽度的比例相对较大，所以将其应用到建筑工程中时，需
        要将比例小于4.0的剪力墙依据其传统架柱结构进行设计，而将比例大于4.0且在5.0~8.0的剪力墙设计为短肢剪力墙结构，在设计时，要注意控制短肢剪力墙的总量。由于剪力墙平面内的刚度与承载力相对较大，而平面外的刚度与承载力相对较小，所以在剪力墙结构的设计过程中，相关设计人员要充分关注剪力墙整个平面在受弯处的安全问题。若剪力墙的实际条件有限，不能进行整体性改观，则应当根据实际情况和相关工程规范，采取与之相应的措施改善与加强工作，从而保证剪力墙在整个工程平面外的安全性和稳定性，使其最终效果满足建筑工程标准。此外，由于剪力墙属于平面型立体结构，在设计过程中，还需要重视方向设计原则，使其在承受水平剪力的同时，还可以承担来自竖直方向的荷载力，从而进一步增强其延展性。
        2、框架部分
        当发生地震时，由框架和剪力墙两个部分来共同承担地震对房屋的倾覆力，如果框架承担的部分大于倾斜力矩的50%以上时，说明大部分的框架已经在建造的过程中居于主体的地位，尤其应该在之后加强其抗震能力。如果按照纯框架的要求来确定抗震的等级和轴比，则可以通过纯框架规定的限制来有效地实现。另外，也可以取框架结构和剪力墙结构之间的值来有效地设定高度和宽度的比，当框架部分承担的百分比接近于0时，尤其应该让剪力墙结构的内部设置合适的高度和宽度比曰如果框架部分承担的百分比已经接近于100%时，则应该取接近于高度和宽度的比值。
        3、依照建筑等级，规划横竖布置
        高层建筑钢筋混凝土结构需满足限高等级，限高等级不能超过设计要求。设计时要严格区分A级和B级建筑，规范其位移量尧刚度系数尧限高参数等，针对不同等级选取不同设计方案及处理手段，提升设计方案过审的概率。一般，A级建筑位移量与楼层数的比在1.2~1.5，B级建筑位移量与楼层数的比低于1.2。满足限高等级后应完善横向设计，确保平面形状尧功能位置与实际需求一致。平面结构复杂时可依照单元结构设计伸缩缝，提升框架平面防震效果。竖向分布设置时应保证高层建筑的均匀性和稳定性，尽量避免内收尧外挑等不规则设计。如必须内收时要控制临近内收楼体侧向刚度超过两侧楼体侧向刚度的70%，内收高度值要低于整体楼层高度值的0.2，且不可出现连续内收。
        4、优化剪力墙结构设计角度
        在混凝土剪力墙结构设计中，优化墙体结构的设计可以在很大程度上提升剪力墙结构设计的精确度，帮助施工人员更方便地进行剪力墙现场施工，减小施工误差，从而进一步提高建筑施工质量水平。由于墙体结构的角度是根据建筑物的高度要求和质量标准决定的，因此，设计人员在进行墙体结构的角度设计时，需要以建筑物的高度与工程质量要求为目标，通过调整剪力墙的角度系数，使建筑工程中短肢剪力墙的倾覆角度尽可能低于墙体结构总倾覆角的40%，并在此基础上对墙体的结构角度进行适当调整，使其侧向刚度控制在合理范围内，以此帮助现场施工人员更好地理解剪力墙结构施工，使其在实际施工过程中降低误差，在节约工程资金、保证工程质量的基础上，进一步提高施工效率和工程整体质量水平。
        四、结束语
        剪力墙设计的特殊性，使得对于设计人员的专业水平和实际经验的要求更高，其施工过程中的复杂性，更是需要设计人员在设计之前进行多方面的考察，考虑到各种因素的影响，保证最后建筑的安全性，给居民一个保障。
        参考文献：
        [1]刘晓娟.高层住宅剪力墙结构设计指标的控制及调整[J].建材与装饰，2019(15):109-110.
        [2]武丽君.基于高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析[J].居业，2019(9):72-73.
        [3]张亨通.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计的思考[J].智能城市，2019，5(17):55-56.