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摘 要：伴随着高层住宅的大量出现，高层住宅剪力墙结构设计越来越受到包括开发商和业主在内的各有关方面的重视。在保证结构安全以及使用功能完备的前提下，在不降低结构安全赘余度的情况下，对高层住宅剪力墙结构合理布置，实现材料资源的优化配置。
关键词：高层；剪力墙；结构布置
国家土地政策和住宅产业政策不断调整，加之城市居民对商品房的需求越来越大，使得各地房地产市场均向高空化方向发展，剪力墙结构体系因其经济指标在各类高层住宅结构体系中最好，因而成为高层住宅中最主要的结构形式。
1剪力墙概述
1.1剪力墙的结构特点
剪力墙又称为抗震墙，是一种有效的抵抗水平荷载的结构单元，可以组成完全由剪力墙抵抗侧向力的结构，也可以和框架共同组成抵抗侧向力的框—剪结构。一般剪力墙的墙肢宽度较大，在水平荷载作用下通常抗剪刚度起控制作用，它往往应用于层数较多（20层以上）的高层建筑中。归纳起来，剪力墙具有以下特点：侧向刚度大，水平力作用下侧移小；结构自重大，吸收地震能量大；室内墙面平整；但是施工较麻烦，造价较高。
1.2剪力墙的分类
剪力墙根据是否开洞以及和开洞大小，可以分为如下四类：
（1）双肢或多肢剪力墙：开洞比较大或洞口成列布置的墙。受力特点为弯矩图在连梁处突变，在整个墙肢高度上没有或仅仅在个别楼层才发生反弯点。
（2）整体小开口剪力墙：开洞面积大于15%但仍较小的墙。受力特点与双肢或多肢剪力墙相似。
（3）壁式框架：洞口尺寸大，墙肢线刚度与连梁线刚度相近的墙。受力特点为弯矩图在楼层处发生突变，而且在大多数楼层中都出现反弯点。
（4）实体墙：不开洞或开洞面积小不大于15%的墙。受力特点为如一个整体的悬臂墙。在整个高度上，弯矩图既无反弯点，也不突变，变形以弯曲型为主。
2剪力墙的结构布置
在高层剪力墙住宅建筑标准层单位面积含钢量中，剪力墙墙身用量约占40%～60%，因此剪力墙布置的基本原则是：尽量减少剪力墙的数量，且各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件，并通过布置较少的抗侧力构件获得满足规范需求的抗侧、抗扭刚度。具体措施如下：
①联结、拉通、对直
剪力墙沿主轴方向或其他方向应该采用双向或多向布置方式，控制剪力墙平面外的弯矩，同时将不同方向的剪力墙分别进行相应联结。墙肢截面高宽比宜接近8，剪力墙自下到上连续布置，布置上力求对直和拉通，避免刚度突变，在保证剪力墙平面外的稳定性的同时使其空间工作性能达到最佳。
②少短墙，多均匀长墙
在保证竖向及水平承重情况下，避免剪力墙脆性破坏，对结构承受水平及竖向荷载有利的隔墙位置设置剪力墙，避免较小的间距内布置多道剪力墙，尽量拉大剪力墙的布置间距，长剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较均匀的若干墙段，通过加长剪力墙墙肢长度，减小墙数量，使结构整体抗侧刚度增加，每个独立墙段总高度与其截面高度之比不应小于2。
③多连续，少半框
考虑剪力墙连续转折及小墙垛布置对边缘构件的影响，应将两个方向的剪力墙通过连梁或框架梁连成整体，少复杂形式状转折，避免独立墙肢或半框架墙肢出现，减少暗柱数量及避免设置不必要的大暗柱，形成贯穿整个结构宽度或长度的抗风、抗震结构，有利于增加结构的整体抗侧刚度，
④各墙肢轴压比宜接近
各剪力墙墙肢的轴压比应该互相接近，尽可能的靠近相应结构抗震等级轴压比限值。做到，简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，这样可在减少剪力墙的布置量及结构自重，让每一道剪力墙直接发挥其竖向承载的作用，同时避免通过连梁或框架来调整各墙肢的轴向变形差，使梁配筋增大，甚至配筋困难问题的出现。
剪力墙洞口的布置
不规则开洞对的剪力墙的受力是不利的。错洞墙以及叠合错洞墙洞口错开且距离很小，有的甚至叠合在一起，在其洞口之间容易有薄弱部位生成。在进行抗震设计时，剪力墙的底部加强部位应该避免选用错洞墙，洞口错开的水平距离应尽量大于等于2m，在具体计算和分析的同时应该在洞口周边布设有效的构造措施。
3剪力墙结构合理布置研究
3.1剪力墙结构优化原则
对高层剪力墙结构的优化，是以寻求最佳的剪力墙刚度为目标。一般来说，建筑结构的刚度越大，抵抗地震作用力就越大，结构越稳定。当然对于钢筋混凝土结构来说，刚度越大震害越轻，但是建筑物的刚度也不是最大越好，不能无限制增大，如果刚度过大，不仅对结构不利，还会对结构产生不利的影响。一方面，控制结构的水平位移，合理控制水平位移使其满足水平位移限值的要求，不能偏差规范限制太多；另一方面，控制地震力，在合理底部剪力的前提下，对位移、配筋及内力情况进行检查，并考虑个因素相互制约的影响。基于结构的建筑功能需求和规范要求下剪力墙结构优化的原则为：
（l）避免出现“一字型”剪力墙，避免楼面梁一侧或两侧搁置在“一字型”剪力墙或其连梁上，要充分发挥剪力墙的抗侧刚度抵抗水平作用与荷载的性能。
（2）结构布置和截面设计要合理，能在满足规范要求的前提下，充分发挥材料的力学性能，使剪力墙的结构性能达到最优，工程造价更趋于经济。
（3）通过改变剪力墙的数量及其合理布置使得剪力墙结构的楼层刚度、层间位移角和周期等更加合理。
3.2合理布置研究
3.2.1剪力墙配筋
墙配筋。对小开口整体墙在配筋时，洞口两侧仅配构造边缘构件，因开洞形成的一字墙可不作为单片墙或短肢剪力墙；对L形、T形墙和十字形墙，只要有一个方向不是短肢剪力墙不应定义为短肢剪力墙；当剪力墙较长时或顶层外墙等温度应力影响较大时，为了减少混凝土
因温度应力收缩引起的裂缝，应加大水平分布钢筋的配置量。
梁配筋。高层剪力墙结构楼层连梁及框架梁内力及配筋随高度的变化较大，选择归并楼层数，这样可以节约用钢量；当梁计算中位刚接墙体厚度足以锚固梁支座钢筋时，考虑到地震作用所产生的支座弯矩占总弯矩30%以上时，剪力墙位置应根据梁端弯矩计算配置暗柱纵筋。
3.2.2剪力墙连梁设计
剪力墙中的连梁截面高度大跨度小，在计算中对其刚度进行折减后地震作用下弯矩、剪力仍很大。如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大，连梁高度指从洞顶算到楼面或从洞顶算到上一层洞底标高，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑，连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。
3.2.3边缘构件的设置
通过大量实践证明，钢筋混凝土设置边缘构件后增加了墙体的稳定性，极限承载力提高约40%，但是耗能能力增大20%。因此剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件。对剪力墙的配筋应首先区分剪力墙的受力特性及类别，三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在0.6% ～0.7%。
3.2.4嵌固面及屋顶板布置
地下室顶板上下墙体抗侧刚度应有突变，顶板才能起到嵌固作用。因为剪力墙结构墙体自上而下直通基础底板，地下室顶板上下墙体抗侧刚度变化不大，一般不能作为上部结构的嵌固面，宜取地下室底板作为嵌固面，地下室顶板可适当加厚160～180mm。
4结束语
高层住宅剪力墙结构合理布置的目的不是不分轻重的都按规范或计算的底限进行设计，要在满足功能需求、安全可靠和经济适用的前提下充分发挥材料性能，实现“物尽其用”，科学布置剪力墙，调整建筑方案中不合理的提醒或布置，避免不规则或严重不规则的平立面布置，进而满足业主限额设计的要求。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]钟国华.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨[D].重庆大学硕士学位论文，2010.
[3]冯远，夏循，王立维，等.常州体育会展中心结构设计[J].建筑结构，2010，40（9）：35-40.
关键词：高层；剪力墙；结构布置
国家土地政策和住宅产业政策不断调整，加之城市居民对商品房的需求越来越大，使得各地房地产市场均向高空化方向发展，剪力墙结构体系因其经济指标在各类高层住宅结构体系中最好，因而成为高层住宅中最主要的结构形式。
1剪力墙概述
1.1剪力墙的结构特点
剪力墙又称为抗震墙，是一种有效的抵抗水平荷载的结构单元，可以组成完全由剪力墙抵抗侧向力的结构，也可以和框架共同组成抵抗侧向力的框—剪结构。一般剪力墙的墙肢宽度较大，在水平荷载作用下通常抗剪刚度起控制作用，它往往应用于层数较多（20层以上）的高层建筑中。归纳起来，剪力墙具有以下特点：侧向刚度大，水平力作用下侧移小；结构自重大，吸收地震能量大；室内墙面平整；但是施工较麻烦，造价较高。
1.2剪力墙的分类
剪力墙根据是否开洞以及和开洞大小，可以分为如下四类：
（1）双肢或多肢剪力墙：开洞比较大或洞口成列布置的墙。受力特点为弯矩图在连梁处突变，在整个墙肢高度上没有或仅仅在个别楼层才发生反弯点。
（2）整体小开口剪力墙：开洞面积大于15%但仍较小的墙。受力特点与双肢或多肢剪力墙相似。
（3）壁式框架：洞口尺寸大，墙肢线刚度与连梁线刚度相近的墙。受力特点为弯矩图在楼层处发生突变，而且在大多数楼层中都出现反弯点。
（4）实体墙：不开洞或开洞面积小不大于15%的墙。受力特点为如一个整体的悬臂墙。在整个高度上，弯矩图既无反弯点，也不突变，变形以弯曲型为主。
2剪力墙的结构布置
在高层剪力墙住宅建筑标准层单位面积含钢量中，剪力墙墙身用量约占40%～60%，因此剪力墙布置的基本原则是：尽量减少剪力墙的数量，且各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件，并通过布置较少的抗侧力构件获得满足规范需求的抗侧、抗扭刚度。具体措施如下：
①联结、拉通、对直
剪力墙沿主轴方向或其他方向应该采用双向或多向布置方式，控制剪力墙平面外的弯矩，同时将不同方向的剪力墙分别进行相应联结。墙肢截面高宽比宜接近8，剪力墙自下到上连续布置，布置上力求对直和拉通，避免刚度突变，在保证剪力墙平面外的稳定性的同时使其空间工作性能达到最佳。
②少短墙，多均匀长墙
在保证竖向及水平承重情况下，避免剪力墙脆性破坏，对结构承受水平及竖向荷载有利的隔墙位置设置剪力墙，避免较小的间距内布置多道剪力墙，尽量拉大剪力墙的布置间距，长剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较均匀的若干墙段，通过加长剪力墙墙肢长度，减小墙数量，使结构整体抗侧刚度增加，每个独立墙段总高度与其截面高度之比不应小于2。
③多连续，少半框
考虑剪力墙连续转折及小墙垛布置对边缘构件的影响，应将两个方向的剪力墙通过连梁或框架梁连成整体，少复杂形式状转折，避免独立墙肢或半框架墙肢出现，减少暗柱数量及避免设置不必要的大暗柱，形成贯穿整个结构宽度或长度的抗风、抗震结构，有利于增加结构的整体抗侧刚度，
④各墙肢轴压比宜接近
各剪力墙墙肢的轴压比应该互相接近，尽可能的靠近相应结构抗震等级轴压比限值。做到，简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，这样可在减少剪力墙的布置量及结构自重，让每一道剪力墙直接发挥其竖向承载的作用，同时避免通过连梁或框架来调整各墙肢的轴向变形差，使梁配筋增大，甚至配筋困难问题的出现。
剪力墙洞口的布置
不规则开洞对的剪力墙的受力是不利的。错洞墙以及叠合错洞墙洞口错开且距离很小，有的甚至叠合在一起，在其洞口之间容易有薄弱部位生成。在进行抗震设计时，剪力墙的底部加强部位应该避免选用错洞墙，洞口错开的水平距离应尽量大于等于2m，在具体计算和分析的同时应该在洞口周边布设有效的构造措施。
3剪力墙结构合理布置研究
3.1剪力墙结构优化原则
对高层剪力墙结构的优化，是以寻求最佳的剪力墙刚度为目标。一般来说，建筑结构的刚度越大，抵抗地震作用力就越大，结构越稳定。当然对于钢筋混凝土结构来说，刚度越大震害越轻，但是建筑物的刚度也不是最大越好，不能无限制增大，如果刚度过大，不仅对结构不利，还会对结构产生不利的影响。一方面，控制结构的水平位移，合理控制水平位移使其满足水平位移限值的要求，不能偏差规范限制太多；另一方面，控制地震力，在合理底部剪力的前提下，对位移、配筋及内力情况进行检查，并考虑个因素相互制约的影响。基于结构的建筑功能需求和规范要求下剪力墙结构优化的原则为：
（l）避免出现“一字型”剪力墙，避免楼面梁一侧或两侧搁置在“一字型”剪力墙或其连梁上，要充分发挥剪力墙的抗侧刚度抵抗水平作用与荷载的性能。
（2）结构布置和截面设计要合理，能在满足规范要求的前提下，充分发挥材料的力学性能，使剪力墙的结构性能达到最优，工程造价更趋于经济。
（3）通过改变剪力墙的数量及其合理布置使得剪力墙结构的楼层刚度、层间位移角和周期等更加合理。
3.2合理布置研究
3.2.1剪力墙配筋
墙配筋。对小开口整体墙在配筋时，洞口两侧仅配构造边缘构件，因开洞形成的一字墙可不作为单片墙或短肢剪力墙；对L形、T形墙和十字形墙，只要有一个方向不是短肢剪力墙不应定义为短肢剪力墙；当剪力墙较长时或顶层外墙等温度应力影响较大时，为了减少混凝土
因温度应力收缩引起的裂缝，应加大水平分布钢筋的配置量。
梁配筋。高层剪力墙结构楼层连梁及框架梁内力及配筋随高度的变化较大，选择归并楼层数，这样可以节约用钢量；当梁计算中位刚接墙体厚度足以锚固梁支座钢筋时，考虑到地震作用所产生的支座弯矩占总弯矩30%以上时，剪力墙位置应根据梁端弯矩计算配置暗柱纵筋。
3.2.2剪力墙连梁设计
剪力墙中的连梁截面高度大跨度小，在计算中对其刚度进行折减后地震作用下弯矩、剪力仍很大。如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大，连梁高度指从洞顶算到楼面或从洞顶算到上一层洞底标高，对于窗洞楼面至窗台部分可用轻质材料砌筑，连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。
3.2.3边缘构件的设置
通过大量实践证明，钢筋混凝土设置边缘构件后增加了墙体的稳定性，极限承载力提高约40%，但是耗能能力增大20%。因此剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件。对剪力墙的配筋应首先区分剪力墙的受力特性及类别，三层及三层以上为构造边缘构件，构造边缘构件纵筋配筋率普遍在0.6% ～0.7%。
3.2.4嵌固面及屋顶板布置
地下室顶板上下墙体抗侧刚度应有突变，顶板才能起到嵌固作用。因为剪力墙结构墙体自上而下直通基础底板，地下室顶板上下墙体抗侧刚度变化不大，一般不能作为上部结构的嵌固面，宜取地下室底板作为嵌固面，地下室顶板可适当加厚160～180mm。
4结束语
高层住宅剪力墙结构合理布置的目的不是不分轻重的都按规范或计算的底限进行设计，要在满足功能需求、安全可靠和经济适用的前提下充分发挥材料性能，实现“物尽其用”，科学布置剪力墙，调整建筑方案中不合理的提醒或布置，避免不规则或严重不规则的平立面布置，进而满足业主限额设计的要求。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]钟国华.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨[D].重庆大学硕士学位论文，2010.
[3]冯远，夏循，王立维，等.常州体育会展中心结构设计[J].建筑结构，2010，40（9）：35-40.