沈友青 蒲俊如 夏建康
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摘要：在高层建筑结构设计中，剪力墙结构的使用对于提升整体建筑的稳定性有非常大的帮助。在建筑结构设计中，剪力墙结构的应用较为广泛，对于提高高层建筑整体结构的稳定性有很好的帮助，鉴于此，对高层住宅建筑结构设计中剪力墙结构的应用进行了相关分析，以供参考。
关键词：高层住宅；住宅结构；结构剪力墙
引言
除了垂直方向的荷载，高层住宅建筑也容易受到地震和风力的影响，因此在高层建筑的施工中，一定要根据具体的施工条件，设计科学合理的剪力墙结构，保证其对于水平和竖向荷载的承受能力，提高高层住宅建筑的稳定性和安全性，以及房屋的使用寿命，进而保障高层居民的生命财产安全。
1剪力墙结构概述
剪力墙作为建筑的主要结构，其存在主要承受水平荷载，比如风力或者地震作用产生的巨大力量。在建筑工程中，剪力墙一方面要起到抗剪力的作用，另一方面还是建筑本身的分隔墙和围护墙，因此在对剪力墙进行设计时，既要符合建筑物本身的平面功能，又要符合合理的结构布局。根据不同的建筑需求，剪力墙结构一般有以下几种类型。整体墙，剪力墙结构中常见的一种就是整体墙，是指整个墙面没有开口，没有门窗和洞口。其开口对于墙的整体性能并无太大的影响，这样的墙也可以称之为整体剪力墙结构。壁式框架剪力墙，如果剪力墙面上的洞口开的非常大，那么剪力墙的墙肢就会相对较短，连梁的刚度就会接近于墙肢刚度，在这种情况下，剪力墙结构的受力性能类似于框架结构，其在抵抗风力或者地震力的时候结构相对稳定，被形象的称为壁式框架结构的剪力墙。联肢剪力墙，当剪力墙结构的开洞很大，在刚度上，连梁小于墙肢的话，剪力墙的抗剪力效果就会受到一定程度的损害，并且其不再是一个整体，而类似于很多单独的墙肢组合而成的结构，再加上连梁的作用，共同抵抗风力或地震力的侵袭，此种剪力墙就是联肢剪力墙。
2高层住宅结构剪力墙设计基本原则
2.1保证合理的经济成本
实际工程设计过程中，必须采取合理的结构，减少不必要的成本浪费。例如剪力墙设计应尽可能处于水平或垂直平面，减少突起、拐弯等情况，建筑平面的长度和宽度也应在合理的范围内，降低施工困难度，从而降低施工成本。不规则、不规范的剪力墙设计不仅会增加施工成本，也会带来质量检测成本的提高，建筑后续的优化和修缮措施成本也会显著增多。因此，控制经济成本是结构剪力墙设计的原则之一，标准化规范化设计是保证合理经济成本的关键。
2.2抗风抗震动能力达标
对高层住宅最基本的要求是其安全性，即需要保证在大风、地震等情况下住宅的稳定性达到标准化要求，只有抗风、抗震动能力达标才能保证居住人员的生命安全。首先需要保证剪力墙的抗侧移能力，通常用施加的水平压力与造成的水平位移之比来衡量，抗侧移能力越强，结构稳定性越强；其次需要保证剪力墙的抗扭转效应能力，扭转效应是指由于平面分布不规则导致的楼层最大层间位移大于楼体两端的层间水位移，如果剪力墙结构抗扭转效应能力弱会导致地震来临时楼体出现明显扭转，造成巨大的安全隐患。
3高层住宅建筑结构设计中剪力墙结构的应用
3.1墙肢的平面设计
在建筑结构设计中应用剪力墙结构包括多方面的内容，其中最基本的就是墙肢的平面设计。为保证剪力墙结构的建设质量，在对墙肢平面进行设计时，设计人员应结合建筑结构平面的功能需求，对其进行科学的设计，使结构的稳定性得到保证，这样才能更好地抗震、抗风力。
（1）墙肢平面的设计需保证结构的质量中心和刚度中心都在标准的范围内，尽可能使楼层之间的位移比减小，使结构的坚固性得到有效的提高。（2）墙肢的平面设计需保证是双向的，如果是单向，结构的抗震性就会受到限制，而且结构的稳固性也较差，双向设计墙肢平面，结构才会进一步稳固。（3）由于是高层住宅建筑结构设计，在剪力墙的墙肢平面设计中，需使剪力墙之间保持对齐排列的状态，结构之间形成整体的抗风抗震水平体系，使结构的效果得到更充分的发挥。
3.2墙肢长度、厚度设计
确定剪力墙墙肢厚度和长度是设计剪力墙结构的重点内容。墙肢长度直接关系到剪力墙的经济性和承载力。绝不能让剪力墙过长，否则很容易出现延性很差的剪切破坏。通常情况下需要将墙肢控制在8m以内，各段墙肢总长度与长度要超过3m，保障延性效果。厚度方面，和框架柱不一样的是，剪力墙的墙肢两方向尺寸有着很大的区别。剪力墙墙肢的厚度合理性将直接关系到墙肢外刚度和稳定性。如层高较大则用L形、T形、工字型以及槽型翼缘剪力墙。
3.3边缘构件的设计
剪力墙结构的变形问题与边缘构件的设计有较大的联系，为能使剪力墙结构在建筑结构中更好地发挥作用，结构设计过程中，需掌握边缘构件的设计要求及设计技巧。由于剪力墙结构的种类不同，在墙面开口的两侧和墙体的两端都需设计相应的边缘构件，以便使剪力墙结构的抗变形能力得到加强，这样结构抗震、抗风就有很好的效果。在开展设计工作时，对建筑结构抗震性的不同、墙肢轴压比的不同等进行细致研究，然后设计相应的边缘构件。通常使用较多的是构造型和约束型的边缘构件，高层建筑结构设计按照具体的工程要求，需设计符合实际情况的边缘构件，对其配筋和尺寸进行科学确定。
3.4连梁设计
连梁是剪力墙的关键构成部分，连梁设计的质量直接关系到剪力墙的整体效果。首先，由于连梁很容易遭受到风力或者地震动而破坏，连梁的脆性较高，因此在设计中，一般会将连梁设计成延性好的弯曲破坏模式结构，通过连梁破坏耗能确保剪力墙结构整体有很好的延展性，同时连梁的各个部分的受力也相对比较均匀。其次，关于配筋，应该根据具体的计算，选择合适的钢筋为连梁配筋，对跨高比≤2.5的连梁，为提高延性，可设置交叉斜筋、集中对角斜筋或对角暗撑。
3.5水平与竖向的钢筋设计
剪力墙的竖向与水平的钢筋的设计主要牵扯到两个方面的内容，一方面是关于设计之前的各种数据计算及分析，比如剪力墙的墙肢的偏心受拉正截面、斜截面承载和剪力墙的墙肢的偏心受压正截面、斜截面承载等，根据具体的数据信息，决定用何种质量和性能的钢筋，以确保剪力墙结构的水平和竖向的受力。另一方面的内容为，在住宅建筑工程中所采用的剪力墙结构一般为钢筋混凝土结构，由于混凝土自身的特性，导致剪力墙容易出现开裂的情况，对于此问题的处理，一是要注意混凝土的强度、配合比，二是改变剪力墙水平与竖向的钢筋设计，要尽可能的避免使用较粗的钢筋，而要使用较为细密的配筋，同时适当加大钢筋的配筋率，使用合理的分布钢筋配筋率，以此方式达到加固剪力墙的作用，进而提高剪力墙竖向和水平的承载能力，一是可以起到竖向承重的作用，二是提供良好的抗风和抗震的能力。
结束语
随着我国经济技术的不断发展，人均土地面积逐渐缩小，城市的楼层越来越高，这就要求相关的企业要更加的关注其施工的质量和安全，尤其对于高层的住宅建筑，由于其更容易受到地震力和风力的破坏，引发安全的隐患，所以必须加大剪力墙技术的开发。合理的设计剪力墙的结构，同时严格按照标准规范进行施工，以确保高层住宅建筑的安全，进而保障人们的生命财产安全。
参考文献
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