王家魏
身份证号：46003219851003**** 海南省东方市 572600
摘要：剪力墙是一种常见的结构体系，在高层民用建筑中的应用非常多，合理的剪力墙结构设计，不仅可以有效发挥剪力墙结构的抗震性、安全性优势，更可以提升整体结构的科学性。因此，当下随着高层民用建筑项目数量的增多、规模的扩大，剪力墙结构设计已然成为了结构设计中需关注的重点内容，但部分结构设计师在剪力墙结构设计方面存在很多的不足，难以发挥剪力墙结构优势。各个结构设计师在结构设计时，都应该从结构性能的优化角度出发，加强剪力墙结构的细节优化。
关键词：高层民用建筑；剪力墙；结构设计
1. 高层民用建筑剪力墙结构的设计特点
1.1 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，但主要以水平力-风荷载为主要控制因素、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荷载冲击。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，发挥其抗剪切强，变形小的特征。
1.2 剪力墙结构的分类
对高层建筑而言，因为其结构性能的要求相对较高，不同的高层建筑结构设计中，应根据整体的结构特点，确定在剪力墙结构设计是否开洞，如果存在开洞的必要，结构设计人员应考虑开洞的大小。根据高层民用建筑中的剪力墙设计和使用情况，一些剪力墙开洞，而一些剪力墙不开洞，且开洞的剪力墙结构中，洞的大小也存在着明显的区别。因此，在高层民用建筑剪力墙结构设计中，开洞与否、开洞大小可以作为划分基准，建筑结构中大多包含了实体墙、整体小开口剪力墙、短肢剪力墙、壁墙框架。对实体墙而言，其属于不开洞剪力墙，当然，在一些建筑结构中应用时，实体墙剪力墙的开洞非常小，整个结构体系中没有任何的受力突变和反弯点。整体小开口剪力墙比较特殊，同样属于小开洞结构，墙弯矩存在明显突变，在高度上没有反弯点分布，但局部存在反弯点。短肢剪力墙为大开洞结构。
2. 剪力墙设计原则
2.1 连续性
高层民用建筑的结构包含了多种的形式，在剪力墙结构设计中的可选择性也相对较多，为使得剪力墙结构可以与整体的结构标准相符合，专业设计人员在剪力墙结构设计中，应加强对工程现场环境的调查，根据总体的结构要求和现场环境，选择最佳的剪力墙结构设计策略。剪力墙结构是建筑工程结构中一种相对特殊的结构体系，主要是通过相关建筑构件的利用来实现对部分结构的分离，从其在结构中的作用来看，剪力墙结构有一定的承载力和阻力作用。因此，在剪力墙结构设计中，应始终坚持连续性的设计要求，以避免刚度的极端变化而引起结构位移和偏差。
2.2 特殊性
因为每个的高层建筑都有其独特的结构要求，在剪力墙结构设计中应坚持特殊性要求，做好对整个高层建筑的结构受力分析。墙体作为建筑结构中的平面结构，其受力不仅包含了水平的弯矩和剪力作用，更包含了竖向压力，为达到剪力墙设计的良好效果，剪力墙设计应从结构受力的特殊性出发，做好相应的结构优化，提升剪力墙的应用效果。
3. 高层民用建筑剪力墙结构的设计及优化
3.1 剪力墙设计要为后续的建筑改造留有余地
作为结构体系的一部分，为发挥剪力墙作用，设计人员应给后续建筑改造留有一定余地，要使得剪力墙主体设计能够在达到基本刚度的前提下为建筑中的门窗设计留有一定的空间。总之，剪力墙结构设计中，严禁设计的随意性，避免门洞挖掘的重复。为使得剪力墙空间合理，设计人员在总体的设计过程中，应提前做好相应的空间分析与规划，将墙体划分成若干个部位，使得门窗的设计尽可能合理，与剪力墙结构相匹配。
3.2 合理布置剪力墙平面
剪力墙结构抗震性、稳定性和安全性目标能否实现，在一定程度上取决于剪力墙的平面布置情况。
在平面布置时，应从以下方面来开展：（1）剪力墙平面布置应始终坚持对称性和均匀性的原则，使得墙面中心可以完全和结构刚度中心重合，通过这种控制来减小扭矩，实现与墙体的对直；（2）抗震剪力墙结构设计时，应尽量选用两侧都有剪力墙的设计方案；（3）始终沿中心轴线的方向保持对称性；（4）将剪力墙抗侧力刚度控制在合理的范围内，设计人员在设计的过程中，可以直接利用T=(0.05-0.06)n公式来进行设计，其中，T代表的是经验公式，n为剪力墙结构层数，在此公式下，确定剪力墙刚度的范围，保持刚度和层数相符合；（5）剪力墙布置不宜太密，尽量多布设均匀长墙，少布设短墙，最好使得墙肢厚度沿着高度方向上呈现均匀变化的趋势；（6）坚持“强周边、弱中部”的布设要求，将剪力墙平面布设为L、T、十字形等多种简单形式，以提升剪力墙结构的稳定性。
3.3 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。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。
3.4 合理处理边缘构件
通常情况下，对高层民用建筑剪力墙结构设计而言，其边缘构件一般包含了构造型和约束型两种，为提高剪力墙结构性能，对于处于下部处理加强位置且抗震性能相对较差的高层民用建筑剪力墙而言，选择构造型边缘构件；而对于加强部位和高层民用建筑与重荷载作用下墙体轴压比平均值超过设计标准的情况而言，更适宜选用约束型边缘构件。对构造边缘构件而言，其在设计时应符合正截面受压或者受拉承载力的计算标准，对于构造边缘构件竖向分布钢筋而言，其最小配筋率、根数、直径都应该与相应的设计标准相一致，在达到计算值、最小配筋率、根数、直径等的标准下，其中的多余钢筋可选用小直径钢筋，但不应小于剪力墙竖向分布钢筋的强度等级和直径。
3.5 合理设计过渡层
过渡层的设计效果同样与剪力墙结构体系性能之间有着直接的关系，主要是由于高层建筑结构中非常重视结构抗震性这一性能，地震灾害发生的瞬时时间段内，地震作用力将对剪力墙产生巨大的冲击，而当过渡层剪力墙墙体受到部分荷载干扰时，势必面临承载力减小的趋势，对剪力墙结构性能的不利影响非常大。因此，高层民用建筑中的剪力墙结构设计中，应从整体的结构性能着手，对剪力墙的各个细节加以适当调整，使得各个结构参数都符合设计标准。设计人员在充分进行了相应的受力特点分析以后，才能够开展相应的结构计算，通过科学的过渡层布置，来起到地震及风荷载能量的削弱作用。
3.6个人观点：
结构设计原则是加强外部结构，虚弱内部，在竖向构件的布置时类似“外刚内柔”，虚实相关，阴阳互调，并且不是结构刚度越大越好，各个结构设计控制指标相互协调相互制约，阴阳相生，对于体型较为庞大的的复杂建筑可以分成几个重要的部分，形成局部稳固的小结构，通过连梁等水平构件使各个小结构合成大结构，稳固的整体结构。对于前人设计大师们的理论，可以采用“执古御今”的思想设计合理的结构，结构设计是人类长期改造自然居住条件时的智慧结晶，为人类生生不息做出了很好的贡献，结构内部较为柔软形成结构整体在地震作用下，整体的结构可以刚正的挺立在灾难之后，这和我们的先贤“无欲则刚”的观念相类似，所以本人工作做结构设计时，首先确保结构安全的这个根本，相互协调各个指标之间的关系（比如刚度和周期的反比关系等），总之这些控制性的指标是前人智慧的总结，它们之间相辅相成，相互制约，通过协调调整设计较为合理的临界点或者区域，即规范的各个要求。像曾仕强教授说的：人生就是阶段性的调整。结构设计中的各个参数也需要调整。需要协调。虚虚实实，相辅相成。整个建筑就是一个微型的生态系统，各个专业水电结构暖通建筑也是相辅相成，息息相关。任何事物都不是孤立存在的，我们设计一个新的建筑就是改造自然，我们要顺势而为，无为而治，要顺应自然的规律，更不能以破坏环境为代价。应该以人类共同命运体为思想，为人类生生不息考虑，设计出在大灾难面前可以减少人类惨痛的建筑结构。汶川大地震的受难同胞就是惨痛的教训。结构专业要守住底线，设计出合格安全经济的建筑，在建造的过程中施工单位应按照图纸要求来做，有义务提出比图纸合理的意见。结构设计师也有义务在建造时多留一份心监督建筑的安全质量。
4. 结语
高层民用建筑结构的日渐复杂化，加剧了人们在此类工程中对剪力墙结构体系的重视和使用，但剪力墙结构体系设计时需注意的设计要点较多，设计人员应从受力分析的角度，做好相应的结构计算和优化，全面提升高层民用建筑的结构性能。
参考文献
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