高层建筑剪力墙结构抗震设计

高层建筑剪力墙结构抗震设计
摘要：随着社会经济的发展，人们对衣食住行方面的要求从解决最基本的温饱问题已经转向为追求更高质量上来。

同时，我国城市化进程的加快使地产行业维持了良好发展态势，也为建筑行业的发展提供了契机，各大城市建筑物被大量兴建。

但是，由于城市用地出现紧张，加上建筑功能越来越复杂，结构体系日趋多样化的因素，我国城市建筑逐渐由平面空间开始向纵向发展。

而由于地震等自然灾害的影响，人们开始对高层建筑的抗震性能提出了担忧，为满足人们对高层建筑抗震性能的要求，剪力墙结构被广泛应用于高层建筑中。

关键词：高层建筑剪力墙抗震性设计
我国房地产行业的快速发展使许多中高层的多功能建筑工程项目不断增加，这对建筑行业的施工技术提出了更高的要求。

为适应建筑功能多样化和结构复杂化的发展趋势，我国高层建筑的数量日益增多，作为新的结构形式，剪力墙被应用于此类建筑中。

而四川大地震的发生使得社会对于建筑行对于高层建筑的抗震性提出了新的思考。

对于高层建筑，它的抗震性是建筑设计和施工中的重点，剪力墙结构对于高层建筑的抗震性具有重要的作用，只有在高层建筑工程建设中，把握好抗震设计要点，才能保证减轻抗震灾害。

本文阐述了剪力墙结构的相关概念，针对剪力墙结构的特点分析了高层建筑在抗震性方面的设计要求，希望对我建筑行业等有所帮助。

关于高层建筑剪力墙特点及受力结构分析
在现代的高层建筑结构中，主要有框架结构、剪力墙结构和框架—剪力墙结构，框架结构的建筑主要以梁和柱作为承载体，平面布置较为灵活，但是因为刚度较小使得承载力作用下的侧向变形较大；框架—剪力墙结构是合理利用两种建筑结构的优点，最大程度的提高建筑的抗震性能，这是多功能高层建筑的发展出现的新的结构体系。

关于剪力墙的特点
从剪力墙的结构来看，它的主要作用便是实现竖向与横向力的平衡，竖向的力主要来自于建筑本身的承载力和重力，水平力包括风和地震等外力因素。

这类建筑结构中，墙板与楼板组成受力体系，就如空间构架的悬梁，既要承受梁的重力，又要承受水平荷载力，并避免过大的水平位移。

但是正是剪力墙的整体性特点，使得剪力墙结构建筑也具有一些缺点，由于结构延性较差，它不能被拆除和破坏，不适用于较大的空间布置，所以在应用过程中，往往会采用短肢剪力墙结构，方便室内灵活改造。

剪力墙结构受力性能分析
关于剪力墙的结构特性主要是分析该结构的受力性能，为满足建筑物的使用要求，剪力墙常常开有门窗洞口，而剪力墙的受力特性与变形情况也主要是取决
于所开洞口是否合理。

要分析剪力墙的受力特性，首先要针对剪力墙的不同而分清情况，依据受力特性，剪力墙又可以分为整体剪力墙、多肢墙和框壁式等类型，整体剪力墙的开洞数量有一定控制，对洞口的面积也有一定的限制，一般不超过墙整体面积的1/6，使洞口对墙体的影响控制在承载力的范围之内。

多肢墙需要重点关注的是梁与墙肢组合成的结构体系要具有合理性，即墙肢刚度要比连梁的刚度大，墙肢的宽度要保持在800公分之内，在处于弯曲状态时才有足够的延性。

壁式框架剪力墙是介于剪力墙与框架概念之间，壁柱与壁梁较宽，有力支撑梁柱区域的变形。

二、高层建筑抗震结构设计常见问题
对高层建筑建设的设计，最主要的便是它的抗震性能设计研究，这也是高层建筑设计中的难点，现在对抗震设计中常见问题进行分析。

复杂的地理环境使地质勘察资料不全。

我国高层建筑的施工本身具有复杂性，主要表现在地域跨度较大，地形和地质环境较复杂。

在建筑施工前，必须做好地质的勘察工作。

但是我国高层建筑施工企业为了施工进度等原因，缺乏对地质条件的考察，缺乏勘察资料，导致抗震设计过程的不完善。

抗震设计标准掌握不当。

虽然我国明确规定了高层建筑抗震设防标准，但是出于特殊情况的考虑，往往在设计中会提升设防标准，这有利于高层建筑抗震性能的提高，但同时也加大了高层建筑建设成本。

所以不少建筑单位为了节约成本，降低抗震设防标准，在建筑物的实际利用中根本达不到设计过程中的抗震标准。

抗震结构布置不当。

由于设防标准的降低，在施工中对抗震方面的设计也会出现布置不当的问题。

比如说高层建筑下的底层没有横向的落地抗震墙，或者是南北抗震墙的刚度不平衡。

纵向墙体的不足使两个方向的受力不平衡，在遇到外力时，容易产生垮塌。

三、优化高层建筑剪力墙结构抗震设计
剪力墙结构抗震优化原则
在高层建筑中，既要考虑到建筑的质量安全，又要考虑到经济成本。

一般而言，建筑结构的刚度越大，抗震性能就越高，而建筑所需成本也就越大。

对于剪力墙结构的抗震设计，要从定量与定型两个方面出发，分析研究质量安全与成本投入。

基于此原则，剪力墙结构在抗震设计方面可以作如下的优化：一是尽量避免“一字型”的剪力墙结构，保证结构层间位移范围控制合理；二是整体上满足合理的结构要求，并基于此考虑经济性成本，做到两者的合理兼顾；三是在对剪力墙整体结构抗震的设计上，对于出现的不合理状况，通过改变剪力墙的数量和布置情况来使楼层刚度和结构更加合理。

剪力墙结构设计方面的优化
(1)剪力墙的空间结构体系主要是以主轴为中心，向横竖两个方向布置。

正是这个结构体系的特点，在抗震设计中，要避免剪力墙结构的单向布置，这与前面所讲的优化原则第一点相同，尽量不用“一字型”剪力墙。

这样一来，剪力墙可以增强两个受力方向的抗侧刚度，使两各方向的力处于平衡状态。

（2）尽量合理的减小剪力墙厚度
我国对剪力墙厚度具有明确的规定，对于一、二级抗震级，剪力墙底部墙厚要大于20公分，其它部位不低于16公分。

但是，剪力墙的厚度并不是越厚越好，其设计要满足最大层间位移的指标，并能满足墙肢的稳定验算，通过分析合理设计剪力墙的厚度。

较厚的剪力墙虽然具有较高的抗侧刚力和抗震能力，但因为影响剪力墙抗震效果的因素复杂多样，抗侧拉力并不与整体结构的抗震能力成正比，这还要考虑抗震等级的轴压比的影响。

因此，在设计剪力墙抗震时要经过分析，合理减少墙厚，保证结构之间的位移控制在允许范围内。

剪力墙连梁的抗震设计
剪力墙的连梁对调节和保证连肢体墙刚度的作用，其目的是为了避免主梁与楼板大面积的塌陷而造成变形带来的影响。

对连梁的抗震设计要对其进行加强，提高连梁和腰筋的配筋率。

对于不同厚度的剪力墙，连梁的跨高也有所不同。

当抗震等级为一、二级的剪力墙且厚度在20过分之内时，如果连梁的跨高度在2以内，则钢筋的构造宜采用斜向交叉法。

因为连梁在受到一定承载力之后会出现变形，其变形的情况与跨高密切相关。

跨高越大，连梁变形的比例越高，采用斜向交叉使连梁的弯曲比例增大，从而提高连梁的变形能力。

总之，连梁是高层建筑抗震设防的第一道防线，其设计要重点考虑它的变形能力及架构形式。

4、剪力墙结构抗震方面的经济性优化
虽然降低成本能够提高经济效益，但在以质量安全为重点的高层建筑的建设中，实现结构的成本效益才是现代建筑企业追求的目标。

除了对建筑结构的合理布置外，还要考虑到建筑结构的经济性，在满足剪力墙结构的抗震要求基础上，如何降低建设成本也是每一建筑单位所关注的问题。

结语
高层建筑是我国城市化和现代化发展的产物，其功能和类型都较为复杂，加上巨大的投资和复杂的建设过程，必须注重对高层建筑结构的合理设计。

所采用的剪力墙结构，重点在于对其抗震性能的设计上，只有结合建筑功能与地理环境，不断改进高层建筑剪力墙结构形式，才能做到结构与经济两方面的合理。

参考文献
殷飞.浅谈高层建筑中剪力墙结构抗震设计要点.《城市建设理论研究》.2012年第12期
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傅学怡.实用高层建筑结构设计（第二版）傅学怡中国建筑工业出版社。