1.杨山峰 何帅婷
2.41232619900214**** 河南 商丘 476000 2. 41048219930322**** 河南 汝州 467500
摘要：剪力墙结构作为城市住宅建设最主要的结构形式，其抗震性能的提升成为住宅项目的建设中最关键的因素之一。如何设计一套结构隔震性能较强的建设方案，是当前高层建筑建设质量改善的重点。目前，我国开展的大部分高层建筑隔震设计方案考虑的因素较少，缺少罕遇地震环境分析。
关键词：高层民用建筑；剪力墙结构；设计特点；优化策略
引言
房屋建筑是随着人类活动的需要和社会生产的发展而发展起来的。而且技术和经济的发展，为高层建筑的发展和实现提供了保障，所以高层建筑一定程度上反映了一个国家以及一个地区的社会和经济发展。
1剪力墙结构的设计特点
城市化发展伴随着越发明显的土地紧张问题，各种建设工程项目实施中，为克服土地资源限制，建筑工程呈现出高层化趋势，项目数量有所增多、规模日渐扩大。但因为建筑的层数多、高度大，整个结构受到的作用力繁多且复杂，轴线并行、侧向移动等均是结构设计中需重点关注的方面。由于剪力墙结构的特点，高层建筑项目实施中，人们越来越倾向于这一结构体系的构建，但在剪力墙结构体系设计时，应使得剪力墙具有较好的抗侧刚度、较小的侧移、良好的吸收性能，只有这样，方可使得剪力墙结构具有极好的结构稳定性和抗震性，能够应对来自内外部的各种结构冲击。对于高层民用建筑而言，为达到总体结构标准，剪力墙结构的高度和厚度都相对偏大，这一结构设计要求使得该结构体系即使处于荷载作用下，也可以发挥剪力墙结构体系的优势，发挥其抗剪切力机械强度能量小的特征。一旦剪力墙结构的应用对象是超出20层的建筑，为保障截面弯矩最为极限承载力的计算科学性和准确性，必须要以全截面抗弯作为计算基础，根据相应的计算经验，在洞口越小的条件下，剪力墙结构的性能越理想，越可以发挥其在建筑结构中的优势。此外，高层民用建筑中的剪力墙结构设计中，通过科学的剪力墙结构设计，可以有效对建筑空间加以科学划分，实现空间资源的合理利用，有效提升了室内框架结构的简洁性和美观性。因为剪力墙结构中各个构件都为混凝土材料制成，使得剪力墙结构的重量大，地震灾害出现时该剪力墙结构也势必由于以自重出现明显的地震反应，再加上抗侧刚度的存在使得地震时的地震反应力加大，因此，为使得剪力墙结构的抗震性得以增强，应从其结构特点出发进行适当的优化。
2剪力墙分类
对目前情况进行分析，根据剪力墙性质可以将其分为下述几种类型：（1）实体墙。实体墙的承受载荷性能较好，同时具备良好的抗弯性能，通常情况下墙体不开洞或者存在少量小尺寸洞口。（2）整体小开口剪力墙。多数情况下，如果墙上开口面积大于全部剪力墙15%，通过受力分析能够发现，本来在洞口为直线分布的正应力移动到洞口两侧，虽然不会引发异常问题，但是可能因为外力因素导致反向弯曲情况。（3）壁式框架。洞口尺寸较大，连梁线刚度同墙肢线刚度较为贴近的墙体便是壁式框架。
3剪力墙结构设计优化
剪力墙结构布置原则为沿主轴方向双向布置，进而成为空间结构。因此高层建筑需要做好抗震设计，因此对剪力墙进行布置的过程中，不能使用单向布置方法，使剪力墙空间增加，减少结构重量，进而有效提升其抗侧刚度与承载性能。首先需要对剪力墙墙面进行简单规划，保证开设洞孔的整齐，为后续形成梁提供便利，以防洞孔错开、分布不平衡等情况，对结构造成不利影响[3]。其次，在具体设计阶段，设计人员需要对建筑物结构进行全面分析，保证设计结构符合墙体水平面内刚度、承重性能等要求，基于位移、周期比等相关指标，对墙体厚度加以明确。如果指标不符合标准，需要继续优化，根据具体情况对剪力墙结构进行设计，确保其稳定性以及高层建筑的整体安全性。
3.1正确处理剪力墙的墙肢
对高层民用建筑中的剪力墙结构设计而言，为提升其总体的结构性能，相应的设计标准中明确规定了剪力墙延展性要求，因为高层民用建筑中的剪力墙高度较大，在设计时就应该从延展性方面考虑，尽可能用弯曲剪力墙来替代原先的剪力墙结构，以通过这种方式来使得剪力墙的机械强度达到相应的标准[5]。对于一些长度较大的剪力墙而言，可以通过开洞的方式减少结构裂缝的出现，使得在整个建筑结构中，剪力墙中的钢筋可以更好地发挥其支撑作用。因为大墙肢在地震作用下很容易断裂，因此，如果剪力墙中的墙肢长度超过了8m，一般可以通过开洞设计的方式来减弱地震效应干扰。
3.2优化剪力墙楼盖结构的布置
在框架—剪力墙结构中，要使框架与剪力墙很好地协同工作，离不开一个重要的结构--楼盖结构。所以我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中规定，横向剪力墙沿长方向的间距要求为：（1）对于现浇楼盖，非抗震设计时，取5.0B（剪力墙之间的楼盖宽度（m）），60m两者的较小值；抗震设防烈度6度、7度时，取4.0B，50m两者的较小值；抗震设防烈度8度时取3.0B，40m两者的较小值；抗震设防烈度9度时取2.0B，30两者的较小值。（2）对于装配整体式楼盖（楼盖的现浇层应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.6.2条的有关规定），非抗震设计时，取3.5B，50m两者的较小值；抗震设防烈度6度、7度时，取3.0B，40m两者的较小值；抗震设防烈度8度时取2.5B，30m两者的较小值。而根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版），框架-剪力墙结构，剪力墙之间楼盖的长宽比的规定为：现浇楼、屋盖或叠合楼、屋盖，抗震设防烈度6、7度时为4，抗震设防烈度8度时为3，抗震设防烈度9度时为2；装配整体式楼、屋盖，抗震设防烈度6、7度时为3，抗震设防烈度8度时为2，抗震设防烈度9度时不宜采用。
3.3剪力墙结构计算优化
设计人员对高层建筑剪力墙结构进行设计的过程中，还需要对结构是否合理进行全面检查。保证剪力墙刚度适宜，在符合楼层层间位移和层高比的前提下，将最小剪力系数作为比较，能够保证计算结果符合规范值。同时还需要全面分析剪力墙连梁是否合理、底部轴压比是否符合相关规范。合理选择计算参数十分重要。首先，对周期折减系数进行选择。如果剪力墙结构填充墙体较多，需要选择0.9~1.0范围内参数；反之需要选择1.0。主体结构刚度大，填充墙对主体结构影响较小，反之同理。其次，合理选择振型个数。前提条件为振型参与质量超过总质量的90%。高层建筑地震作用振型数非耦联，n≥9，耦联，n≥15。
3.4底部加强区墙体，进行中震作用下拉应力验算。
部分墙肢在中震组合工况作用下出现拉应力，部分墙肢拉应力超过混凝土抗拉强度标准值，但未超2倍混凝土抗拉强度标准值。对于拉应力超过混凝土抗拉强度标准值的墙肢设置型钢，为安全起见，拉应力全部由设置的型钢承担。经验算，到第9层，在中震组合下主要墙肢拉应力已经很小，为了增加结构延性，将墙肢里的型钢延伸到最高的办公标准层16层。
结束语
高层建筑抗震性能的提升是建筑行业发展期间需要解决的重要问题之一，采用剪力墙结构为项目的结构类型，运用隔震方法进行设计，合理布置建筑结构，正确处理剪力墙的墙肢，剪力墙结构计算优化，设计隔震结构各参数数值。高层建筑的各楼层剪力明显下降，可以有效应对多遇地震。加强建筑的抗震性，保证居民安全。
参考文献
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[4]尹时博.高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略分析[J].住宅与房地产,2019(06):101.
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