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【摘 要】随着我国经济的迅猛发展，高层建筑如雨后春笋般的在全国范围内出现，在建筑演变过程中，由于剪力墙结构具有综合性能强、刚度与强度大等明显的特点，以致剪力墙的设计与应用也越来越广泛，随之而来的就是对剪力墙结构设计的研究也越来越多。文章通过对剪力墙的设计原则、设计技术以及优化改进措施进行了分析，旨在为我国的高层建筑中剪力墙结构的应用提供一定的参考资料。
【关键词】剪力墙；结构设计；建筑结构
城市化进程的不断加快，促使了我国建筑行业的快速发展，建筑结构设计的类型也随之得到多样的发展。建筑结构类型的不断更新，表现在许多方面，单建筑的高度这一项就表现的很明显，建筑高度的不断增加，建筑物空间的完整性及其有效使用面积的紧张感，基于对这方面的研究，剪力墙结构体系也应运而生。剪力墙结构体系的主要特点就是其水平抗侧移能力强、抗震性能好、对于高层建筑该结构形式造价相对合理，由于这些优点，所以剪力墙结构在高层建筑中的应用越来越广泛。
一、剪力墙结构的设计原则
在高层建筑设计过程中，应该对建筑工程进行全方位的实践考察，在对剪力墙结构专业知识充分了解的基础上，对剪力墙结构进行合理的设计，不能只为达到目标盲目的进行剪力墙结构的设计。通过对剪力墙结构设计的原则进行充分的了解，然后才能进行剪力墙结构的设计，并且还应该在施工过程中严格的执行目前国家设计规范。剪力墙结构的计算原则有下面几条：
（1）建筑楼层之间的剪重比最小原则。控制剪重比是要求结构能够承担足够的地震作用。当剪重比不满足规范要求时，建筑则会出现明显的薄弱层或者薄弱部位，结构计算中就会放大该层的地震作用效应，计算结果则偏不经济；也说明该层刚度不满足规范要求。所以在进行剪力墙结构建筑设计的时候，在保证短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩小于结构底部总倾覆力矩的30%时，有效的避免了规范上不宜采用的短支剪力墙结构形式。然后采用大开间长肢剪力墙，尽量减少剪力墙数量，减轻剪力墙重量，保证剪力墙具有适当的抗侧移刚度，避免薄弱层的出现，这样做的好处既能很好的保证建筑的抗震性能和结构安全性，又能有效的降低建筑成本投入。
（2）建筑楼层之间的刚度比最小原则。控制刚度比是为了控制高层建筑结构的竖向规则性。当刚度比不满足规范要求时，建筑就会出现竖向的刚度突变，形成薄弱层，结构计算中就会放大该层的地震作用效应，计算结果则偏不经济。可适当增加本层墙体刚度，使计算结构满足规范要求，既避免了建筑的薄弱层，还能降低建筑成本。
（3）建筑楼层之间的位移比最小原则。控制位移比是为了保证高层建筑具有必要的刚度。能保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙柱出现裂缝，控制楼面梁板的裂缝数量及宽度；能控制结构平面规则性，避免形成扭转。所以在剪力墙结构设计的时候，应尽量对称布置剪力墙，使刚心与形心尽量重合，应该尽量的降低楼层之间的扭曲变形程度。
（4）建筑的周期比最大原则。控制周期比主要是为了控制结构扭转效应，减少扭转对结构的不利影响。当周期比不满足要求时，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小。在剪力墙结构设计过程中，需要加强外围剪力墙刚度，减弱内部剪力墙刚度。
（5）建筑的刚重比最小原则。控制刚重比是为了控制结构的稳定性，避免建筑在风载或地震力的作用下整体失稳。当刚重比不满足要求时，说明结构的刚度相对于重力荷载较小，宜均衡增加剪力墙的刚度。但刚重比过大，则表明结构的经济性很差，所以不可过多的增加剪力墙数量及刚度。
二、剪力墙结构的设计技术与优化
（1）剪力墙位置的布置原则。剪力墙的布置根据不同的建筑外形有不同的布置方式：对于普通的矩形、L形平面建筑：应该沿着两个轴线的方向进行设置；一些J角、Y形平面建筑的时候，应该沿着三个轴线的方向进行设置；正多边形以、圆形及弧形等平面建筑的时候应该沿着径向或者环形方式进行设置。在垂直方向上，应保证剪力墙自下到上连续布置，避免刚度突变，门窗洞口宜上下对齐，成列布置，不宜采用错洞布置。无论以哪种方式布置，都应该保证剪力墙平面的周边，均匀、分散和对称，尽量确保剪力墙平面结构的强度中心与重力中心重合，这样能够有效的保证结构的侧向刚度，减轻结构的扭矩作用。
（2）剪力墙的截面厚度设计。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面厚度有详细的规定：首先能够通过墙体稳定验算；其次在一、二级抗震等级的剪力墙设计中，剪力墙底部加强的高度不应小于200mm；其他部位的厚度不应小于160mm。一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm，其他部位不应小于180mm。在三、四级抗震剪力墙设计中，不应小于160mm，一字形独立剪力墙的底部加强部位尚不应小于180mm。非抗震设计时不应小于160mm。
（3）剪力墙连梁钢筋处理方法。在剪力墙结构的设计中，由于剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，所以连梁钢筋超出规范规定限制的现象经常出现，往往发生在总楼层高度的1/3左右的范围。连梁作为剪力墙结构的第一道耗能机制，出现超筋现象时，我们可以采取以下方法进行处理：首先减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施，其次对连梁的剪力和弯矩进行塑性调幅。
（4）联肢墙的处理。在工程中，一般宜使墙的长度不超过8m。因为当墙段长度（即墙段截面高度）很长时，受弯后产生的裂缝宽度会很大，墙体的配筋容易拉断。所以，我们可以通过开有一列或多列尺寸相对较大的洞口，通过洞口之间的连梁将各个比较均匀的墙段连在一起，形成连肢墙结构。这样就能有效的发挥连梁的耗能机制作用，减弱由于剪力墙过脆被破坏的现象。
三、剪力墙结构的选用
（1）设计好的结构方案。在对剪力墙建筑进行设计的时候，设计人员应该对建筑功能进行充分的了解与把握，更加合理的设定剪力墙位置，做出一个合理的结构方案。严格遵循剪力墙的布置原则，按照国家规范要求布置各段剪力墙。做到平面与竖向的规则性，做到结构受力合理，传力途径明确。
（2）对建筑物整体结构进行提升。剪力墙的根本作用就是防震，因此在设计的过程中应该充分体现剪力墙的重要作用。通过对建筑物的整体结构的抗震性能进行模拟，对剪力墙在地震中可能的受力情况进行分析，对建筑中薄弱的墙体部位进行加厚，避免出现受力不均匀的情况。同时设计人员还应该根据自己的工作经验以及相关的计算数据，尽量的分析出产生受力不利的原因a，然后在剪力墙结构的设计过程中，尽可能的避免这些情况的出现，提高建筑物的整体抗震能力，提高建筑的安全性能。
四、总结
综上所述，在进行高层建筑的时候，设计人员应该首先对剪力墙结构进行充分的了解，然后通过对剪力墙结构进行科学合理的优化，使剪力墙结构在高层建筑的设计中充分的发挥其作用，这样才能确保高层建筑的安全性、耐久性以及可靠性等各方面性能。此外，剪力墙结构的应用越来越广泛，所以有关人员还应该对剪力墙结构进行深入学习，以完善其自身结构知识的不足，使剪力墙结构设计更加系统化，也使其在未来高层建筑的应用中发挥越来越大的作用。
参考文献：
[1]崔研，刘勋达.剪力墙机构设计在建筑结构中的应用[J].农家科技（下旬刊），2013（4）；146.
[2]范彬.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2013（8）；492.
[3]周玲.试论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].建筑与文化，2013（7）；246.
[4]庆彦营.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[B].中华民居，2013（24）；17-18.
【关键词】剪力墙；结构设计；建筑结构
城市化进程的不断加快，促使了我国建筑行业的快速发展，建筑结构设计的类型也随之得到多样的发展。建筑结构类型的不断更新，表现在许多方面，单建筑的高度这一项就表现的很明显，建筑高度的不断增加，建筑物空间的完整性及其有效使用面积的紧张感，基于对这方面的研究，剪力墙结构体系也应运而生。剪力墙结构体系的主要特点就是其水平抗侧移能力强、抗震性能好、对于高层建筑该结构形式造价相对合理，由于这些优点，所以剪力墙结构在高层建筑中的应用越来越广泛。
一、剪力墙结构的设计原则
在高层建筑设计过程中，应该对建筑工程进行全方位的实践考察，在对剪力墙结构专业知识充分了解的基础上，对剪力墙结构进行合理的设计，不能只为达到目标盲目的进行剪力墙结构的设计。通过对剪力墙结构设计的原则进行充分的了解，然后才能进行剪力墙结构的设计，并且还应该在施工过程中严格的执行目前国家设计规范。剪力墙结构的计算原则有下面几条：
（1）建筑楼层之间的剪重比最小原则。控制剪重比是要求结构能够承担足够的地震作用。当剪重比不满足规范要求时，建筑则会出现明显的薄弱层或者薄弱部位，结构计算中就会放大该层的地震作用效应，计算结果则偏不经济；也说明该层刚度不满足规范要求。所以在进行剪力墙结构建筑设计的时候，在保证短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩小于结构底部总倾覆力矩的30%时，有效的避免了规范上不宜采用的短支剪力墙结构形式。然后采用大开间长肢剪力墙，尽量减少剪力墙数量，减轻剪力墙重量，保证剪力墙具有适当的抗侧移刚度，避免薄弱层的出现，这样做的好处既能很好的保证建筑的抗震性能和结构安全性，又能有效的降低建筑成本投入。
（2）建筑楼层之间的刚度比最小原则。控制刚度比是为了控制高层建筑结构的竖向规则性。当刚度比不满足规范要求时，建筑就会出现竖向的刚度突变，形成薄弱层，结构计算中就会放大该层的地震作用效应，计算结果则偏不经济。可适当增加本层墙体刚度，使计算结构满足规范要求，既避免了建筑的薄弱层，还能降低建筑成本。
（3）建筑楼层之间的位移比最小原则。控制位移比是为了保证高层建筑具有必要的刚度。能保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙柱出现裂缝，控制楼面梁板的裂缝数量及宽度；能控制结构平面规则性，避免形成扭转。所以在剪力墙结构设计的时候，应尽量对称布置剪力墙，使刚心与形心尽量重合，应该尽量的降低楼层之间的扭曲变形程度。
（4）建筑的周期比最大原则。控制周期比主要是为了控制结构扭转效应，减少扭转对结构的不利影响。当周期比不满足要求时，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小。在剪力墙结构设计过程中，需要加强外围剪力墙刚度，减弱内部剪力墙刚度。
（5）建筑的刚重比最小原则。控制刚重比是为了控制结构的稳定性，避免建筑在风载或地震力的作用下整体失稳。当刚重比不满足要求时，说明结构的刚度相对于重力荷载较小，宜均衡增加剪力墙的刚度。但刚重比过大，则表明结构的经济性很差，所以不可过多的增加剪力墙数量及刚度。
二、剪力墙结构的设计技术与优化
（1）剪力墙位置的布置原则。剪力墙的布置根据不同的建筑外形有不同的布置方式：对于普通的矩形、L形平面建筑：应该沿着两个轴线的方向进行设置；一些J角、Y形平面建筑的时候，应该沿着三个轴线的方向进行设置；正多边形以、圆形及弧形等平面建筑的时候应该沿着径向或者环形方式进行设置。在垂直方向上，应保证剪力墙自下到上连续布置，避免刚度突变，门窗洞口宜上下对齐，成列布置，不宜采用错洞布置。无论以哪种方式布置，都应该保证剪力墙平面的周边，均匀、分散和对称，尽量确保剪力墙平面结构的强度中心与重力中心重合，这样能够有效的保证结构的侧向刚度，减轻结构的扭矩作用。
（2）剪力墙的截面厚度设计。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面厚度有详细的规定：首先能够通过墙体稳定验算；其次在一、二级抗震等级的剪力墙设计中，剪力墙底部加强的高度不应小于200mm；其他部位的厚度不应小于160mm。一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm，其他部位不应小于180mm。在三、四级抗震剪力墙设计中，不应小于160mm，一字形独立剪力墙的底部加强部位尚不应小于180mm。非抗震设计时不应小于160mm。
（3）剪力墙连梁钢筋处理方法。在剪力墙结构的设计中，由于剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，所以连梁钢筋超出规范规定限制的现象经常出现，往往发生在总楼层高度的1/3左右的范围。连梁作为剪力墙结构的第一道耗能机制，出现超筋现象时，我们可以采取以下方法进行处理：首先减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施，其次对连梁的剪力和弯矩进行塑性调幅。
（4）联肢墙的处理。在工程中，一般宜使墙的长度不超过8m。因为当墙段长度（即墙段截面高度）很长时，受弯后产生的裂缝宽度会很大，墙体的配筋容易拉断。所以，我们可以通过开有一列或多列尺寸相对较大的洞口，通过洞口之间的连梁将各个比较均匀的墙段连在一起，形成连肢墙结构。这样就能有效的发挥连梁的耗能机制作用，减弱由于剪力墙过脆被破坏的现象。
三、剪力墙结构的选用
（1）设计好的结构方案。在对剪力墙建筑进行设计的时候，设计人员应该对建筑功能进行充分的了解与把握，更加合理的设定剪力墙位置，做出一个合理的结构方案。严格遵循剪力墙的布置原则，按照国家规范要求布置各段剪力墙。做到平面与竖向的规则性，做到结构受力合理，传力途径明确。
（2）对建筑物整体结构进行提升。剪力墙的根本作用就是防震，因此在设计的过程中应该充分体现剪力墙的重要作用。通过对建筑物的整体结构的抗震性能进行模拟，对剪力墙在地震中可能的受力情况进行分析，对建筑中薄弱的墙体部位进行加厚，避免出现受力不均匀的情况。同时设计人员还应该根据自己的工作经验以及相关的计算数据，尽量的分析出产生受力不利的原因a，然后在剪力墙结构的设计过程中，尽可能的避免这些情况的出现，提高建筑物的整体抗震能力，提高建筑的安全性能。
四、总结
综上所述，在进行高层建筑的时候，设计人员应该首先对剪力墙结构进行充分的了解，然后通过对剪力墙结构进行科学合理的优化，使剪力墙结构在高层建筑的设计中充分的发挥其作用，这样才能确保高层建筑的安全性、耐久性以及可靠性等各方面性能。此外，剪力墙结构的应用越来越广泛，所以有关人员还应该对剪力墙结构进行深入学习，以完善其自身结构知识的不足，使剪力墙结构设计更加系统化，也使其在未来高层建筑的应用中发挥越来越大的作用。
参考文献：
[1]崔研，刘勋达.剪力墙机构设计在建筑结构中的应用[J].农家科技（下旬刊），2013（4）；146.
[2]范彬.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2013（8）；492.
[3]周玲.试论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].建筑与文化，2013（7）；246.
[4]庆彦营.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[B].中华民居，2013（24）；17-18.