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摘要：剪力墙的应用，有利于使下层建筑结构的承重能力达到高层民用建筑所需的要求，这也是剪力墙成为了高层民用建筑中非常重要的施工技术措施。文章对高层民用建筑剪力墙结构设计进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。
关键词：高层民用建筑，剪力墙结构，设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
前言：由于剪力墙结构不但结构安全可靠，而且还能使室内空间合理布局，所以高层建筑结构中剪力墙结构应用将会不断扩大。在剪力墙结构的设计中，要严格按照剪力墙设计的原则进行，使剪力墙的建设符合剪力墙设计的各项标准要求，以保证剪力墙结构设计的合理性、科学性、经济性，从而降低建筑工程的资金成本投入。
一、剪力墙概述及意义
1.剪力墙的施工特点。
剪力墙的施工特点是客观的存在，只有科学把握其施工的热点，才能有针对性地对其可能出现的施工问题进行妥善处理，并能够合理地对其特点进行应用。其特点主要有以下几个方面：1）抗侧刚度大，侧移小；2）室内墙面平整；3）结构自重大，吸收地震能量大；4）施工较麻烦，造價较高。
2.剪力墙的分类。
剪力墙的结构设计需要根据高层民用建筑的建筑结构及施工特点，决定是否开洞，如需开洞也需要对其大小进行科学分析和考量。根据剪力墙在建筑施工中开动与否及所开的洞的大小科菲为以下几种类型：
1）实体墙：不开洞或开洞面积不大于 15％的墙。受力特点：如一个整体的悬臂墙。在整个高度上，弯矩图既不突变，也无反弯点，变形以弯曲型为主。
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：弯矩图在连梁处突变，在整个墙胺高度上没有或仅仅在个别楼层才发生反弯点。
3）双肢或多肢剪力墙：开洞比较大或洞口成列布置的墙。受力特点与整体小开口墙相似。
4）壁式框架：洞口尺寸大，连梁线刚度与墙肢线刚度相近的墙。受力特点：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。
二、剪力墙结构设计的遵循原则
对于剪力墙的施工而言，首先要从设计开始。优质的剪力墙结构设计将会起到事半功倍的作用，即结构设计非常重要。由于剪力墙结构承担着竖直方向重力与水平方向荷载的作用，所以它的设计不仅要安全合理，而且要考虑到经济问题，必须满足各种墙体对位移限制值的要求，此外还要顾及抗侧力构件作用。也就是说，在剪力墙结构设计的过程中，一定要遵循相应的施工原则，而具体的施工原则有以下几点。
1.楼层最小剪力系数
关于楼层最小剪力系数原则，要求剪力墙结构设计的布置一定要不断减少。最好设计大开间结构，使侧向钢度结构达到理想状态。更为重要的是，楼层与楼层之间的剪力系数需要达到最小，尽量适中，不能超出所限制范围，特别是对于短肢剪力墙的要求更为严格。因为它承受着地震倾覆力，所以它的整体总底部承受的倾覆力比不能超过1：4。遵循这样的设计原则，剪力墙不但可以减轻结构自重，而且还能大大降低地震危害，同时又节约许多建筑经费。因此，剪力墙结构的施工一定要遵循楼层最小剪力系数的设计原则。
2.楼层间位移与层高
关于楼层间位移与层高，就要求剪力墙规范规定的最大楼层间位移计算一定要注意相关事项。若在地震频繁的建立楼层，所用标准值产生的楼层计算。可以保留整体弯曲变形，需要计入扭转变形在高层建筑中，因为当前的高层建筑重点考虑的就是楼层间的扭转与剪力变形。具体地讲，竖向构建数量决定着结构的剪切变形。但是在实际的建设过程中，合理的构建是关键。一旦结构不科学，势必会引发过大的扭转变形，这样就无法达到楼层间对位移的基本要求。因此，针对目前的高层建筑，不但要考虑楼层间的位移，还要尽量减小施工过程中对剪力墙作用的扭转变形，即剪力墙结构的施工一定要遵循楼层间位移与层高比例协调的设计原则。
3.剪力墙结构的超限
关于剪力墙结构的超限，就是说剪力墙结构的设计不能超所限范围，一定要有章可循。由于剪力墙结构的连续跨高比太小时，将会直接引起弯矩出现及剪力过大现象。当跨高比小于5时，连续梁无法被拆减。所以，剪刀墙跨高比的正确选择，最好要避免弯矩及剪力过量，尽量确保其规定范围内。若能有效地用上这些规范原则，还能从根本上降低工程的成本。因此在设计剪力墙结构时，在符合相关规定的前提下，仍需多方面考虑其影响因素，以保证房屋整体的合理性。结构不能多也不能少，即剪力墙结构的施工一定要遵循剪力墙结构的超限问题的设计原则。
三、工程实例设计分析
1.工程概况及设计。
计算模型为某小区 26 层剪力墙住宅楼，总建筑面积约17143.4m2建筑层高2.9m，建筑高度76.6m。
1）设计数据。本工程设计基准期 50 年，抗震设防烈度为 6 度，地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.05g。本工程建筑场地为l类场地，按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。该工程为A级高度建筑，其结构抗震等级为四级。场地的特征周期=0.305，水平地震影响系数最大值。max=0.04基本风压0.35kN/m2，地面粗糙为 C 类，风压体形系数、风压高度变化系数及风振系数均按 GB50009-2012《建筑结构荷载规范》的规定采用，楼面活荷载标准值按荷载规范取值。
2）结构平面布置。结构平面布置考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，尽量均匀对称，减少扭转影响，建筑平面力求简单规则，以减少震害。一般情况下在层数较多（20 层以上）的高层民用建筑中常采用传统的全现浇剪力墙体系。因为如采用短肢剪力墙体系，就使得结构较柔，结构顶点位移和层间位移不一定能满足规范要求，底部剪力系数也偏低，结构趋于不安全。
3）结构竖向布置。结构竖向布置方面，该项目高宽LH／B=5，符合抗震规范剪力墙结构6度设防小于6的要求。在抗震设计中要求结构承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化均匀、连续，不要突变。该工程平面在竖向上没有大的内收外挑情况，平面从底至顶一致。竖向刚度的变化主要表现在分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级，从施工方便来说，改变次数不宜太多。
2.设计内容及结果。
1）最大地震力作用方向。最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某个角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算机中输出，设计人员如发现该角度绝对值大于15度，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。
2）结构基本周期。结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其准确值，可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结构基本周期”选项，重新计算即可。
3）周期折减系数。周期折减的目的是为了充分考虑框架结构或剪力墙结构中的填充砖墙刚度对计算周期的影响。由于填充墙作用，在早期弹性阶段结构会有很大刚度，因此会吸收很大地震力，当地震力加大时，填充墙首先破坏，刚度大大减弱。周期折减系数不改变结构自振特性，只改变地震影响系数。
4）结果。动力性能方面，通过刚度减少，方案一的第一平动周期由 TI=1.414％变为方案 Z、TI=I.9572s，影响十分显著。平动周期数与扭转周期数量变化不大，方案一第一扭转周期值与第一平动周期的比值分别为 0.797，方案二为 0.699，均符合规范要求。结构变形方面，两方案的结构变形指标均符合规范要求。按六度设防计算时方案一最大层间位移角才 1／4270，方案二最大层间位移角1／2782，较方案一有较大改进。结构内力方面，方案二的基底弯矩值和剪力值均小于方案一的数值。因此减小结构刚度，增长周期，使地震影响系数减小，可有效减少地震力。并且随着震级的提高，地震作用成倍增加。
四、结束语：
在高层民用建筑工程施工中，可能出现很多很多的突发情况，这些突发情况出现的主要原因是因为其建筑的环境、人员、质量要求等等的特点是多样的。因此，在剪力墙的结构设计中，应根据建筑的特点进行科学化分析，并能够通过施工人员的专业技术合理地应用到高层民用建筑的工程施工中来。
参考文献
[1] 周永明，徐伟斌.复杂高层结构设计[J].建筑技术，2011（5）：261.
[2]白洁．浅谈高层建筑结构的转换层[J]．山西建筑，2007，33(15):70－71．
关键词：高层民用建筑，剪力墙结构，设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
前言：由于剪力墙结构不但结构安全可靠，而且还能使室内空间合理布局，所以高层建筑结构中剪力墙结构应用将会不断扩大。在剪力墙结构的设计中，要严格按照剪力墙设计的原则进行，使剪力墙的建设符合剪力墙设计的各项标准要求，以保证剪力墙结构设计的合理性、科学性、经济性，从而降低建筑工程的资金成本投入。
一、剪力墙概述及意义
1.剪力墙的施工特点。
剪力墙的施工特点是客观的存在，只有科学把握其施工的热点，才能有针对性地对其可能出现的施工问题进行妥善处理，并能够合理地对其特点进行应用。其特点主要有以下几个方面：1）抗侧刚度大，侧移小；2）室内墙面平整；3）结构自重大，吸收地震能量大；4）施工较麻烦，造價较高。
2.剪力墙的分类。
剪力墙的结构设计需要根据高层民用建筑的建筑结构及施工特点，决定是否开洞，如需开洞也需要对其大小进行科学分析和考量。根据剪力墙在建筑施工中开动与否及所开的洞的大小科菲为以下几种类型：
1）实体墙：不开洞或开洞面积不大于 15％的墙。受力特点：如一个整体的悬臂墙。在整个高度上，弯矩图既不突变，也无反弯点，变形以弯曲型为主。
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：弯矩图在连梁处突变，在整个墙胺高度上没有或仅仅在个别楼层才发生反弯点。
3）双肢或多肢剪力墙：开洞比较大或洞口成列布置的墙。受力特点与整体小开口墙相似。
4）壁式框架：洞口尺寸大，连梁线刚度与墙肢线刚度相近的墙。受力特点：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。
二、剪力墙结构设计的遵循原则
对于剪力墙的施工而言，首先要从设计开始。优质的剪力墙结构设计将会起到事半功倍的作用，即结构设计非常重要。由于剪力墙结构承担着竖直方向重力与水平方向荷载的作用，所以它的设计不仅要安全合理，而且要考虑到经济问题，必须满足各种墙体对位移限制值的要求，此外还要顾及抗侧力构件作用。也就是说，在剪力墙结构设计的过程中，一定要遵循相应的施工原则，而具体的施工原则有以下几点。
1.楼层最小剪力系数
关于楼层最小剪力系数原则，要求剪力墙结构设计的布置一定要不断减少。最好设计大开间结构，使侧向钢度结构达到理想状态。更为重要的是，楼层与楼层之间的剪力系数需要达到最小，尽量适中，不能超出所限制范围，特别是对于短肢剪力墙的要求更为严格。因为它承受着地震倾覆力，所以它的整体总底部承受的倾覆力比不能超过1：4。遵循这样的设计原则，剪力墙不但可以减轻结构自重，而且还能大大降低地震危害，同时又节约许多建筑经费。因此，剪力墙结构的施工一定要遵循楼层最小剪力系数的设计原则。
2.楼层间位移与层高
关于楼层间位移与层高，就要求剪力墙规范规定的最大楼层间位移计算一定要注意相关事项。若在地震频繁的建立楼层，所用标准值产生的楼层计算。可以保留整体弯曲变形，需要计入扭转变形在高层建筑中，因为当前的高层建筑重点考虑的就是楼层间的扭转与剪力变形。具体地讲，竖向构建数量决定着结构的剪切变形。但是在实际的建设过程中，合理的构建是关键。一旦结构不科学，势必会引发过大的扭转变形，这样就无法达到楼层间对位移的基本要求。因此，针对目前的高层建筑，不但要考虑楼层间的位移，还要尽量减小施工过程中对剪力墙作用的扭转变形，即剪力墙结构的施工一定要遵循楼层间位移与层高比例协调的设计原则。
3.剪力墙结构的超限
关于剪力墙结构的超限，就是说剪力墙结构的设计不能超所限范围，一定要有章可循。由于剪力墙结构的连续跨高比太小时，将会直接引起弯矩出现及剪力过大现象。当跨高比小于5时，连续梁无法被拆减。所以，剪刀墙跨高比的正确选择，最好要避免弯矩及剪力过量，尽量确保其规定范围内。若能有效地用上这些规范原则，还能从根本上降低工程的成本。因此在设计剪力墙结构时，在符合相关规定的前提下，仍需多方面考虑其影响因素，以保证房屋整体的合理性。结构不能多也不能少，即剪力墙结构的施工一定要遵循剪力墙结构的超限问题的设计原则。
三、工程实例设计分析
1.工程概况及设计。
计算模型为某小区 26 层剪力墙住宅楼，总建筑面积约17143.4m2建筑层高2.9m，建筑高度76.6m。
1）设计数据。本工程设计基准期 50 年，抗震设防烈度为 6 度，地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.05g。本工程建筑场地为l类场地，按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。该工程为A级高度建筑，其结构抗震等级为四级。场地的特征周期=0.305，水平地震影响系数最大值。max=0.04基本风压0.35kN/m2，地面粗糙为 C 类，风压体形系数、风压高度变化系数及风振系数均按 GB50009-2012《建筑结构荷载规范》的规定采用，楼面活荷载标准值按荷载规范取值。
2）结构平面布置。结构平面布置考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，尽量均匀对称，减少扭转影响，建筑平面力求简单规则，以减少震害。一般情况下在层数较多（20 层以上）的高层民用建筑中常采用传统的全现浇剪力墙体系。因为如采用短肢剪力墙体系，就使得结构较柔，结构顶点位移和层间位移不一定能满足规范要求，底部剪力系数也偏低，结构趋于不安全。
3）结构竖向布置。结构竖向布置方面，该项目高宽LH／B=5，符合抗震规范剪力墙结构6度设防小于6的要求。在抗震设计中要求结构承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化均匀、连续，不要突变。该工程平面在竖向上没有大的内收外挑情况，平面从底至顶一致。竖向刚度的变化主要表现在分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级，从施工方便来说，改变次数不宜太多。
2.设计内容及结果。
1）最大地震力作用方向。最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某个角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算机中输出，设计人员如发现该角度绝对值大于15度，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。
2）结构基本周期。结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其准确值，可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结构基本周期”选项，重新计算即可。
3）周期折减系数。周期折减的目的是为了充分考虑框架结构或剪力墙结构中的填充砖墙刚度对计算周期的影响。由于填充墙作用，在早期弹性阶段结构会有很大刚度，因此会吸收很大地震力，当地震力加大时，填充墙首先破坏，刚度大大减弱。周期折减系数不改变结构自振特性，只改变地震影响系数。
4）结果。动力性能方面，通过刚度减少，方案一的第一平动周期由 TI=1.414％变为方案 Z、TI=I.9572s，影响十分显著。平动周期数与扭转周期数量变化不大，方案一第一扭转周期值与第一平动周期的比值分别为 0.797，方案二为 0.699，均符合规范要求。结构变形方面，两方案的结构变形指标均符合规范要求。按六度设防计算时方案一最大层间位移角才 1／4270，方案二最大层间位移角1／2782，较方案一有较大改进。结构内力方面，方案二的基底弯矩值和剪力值均小于方案一的数值。因此减小结构刚度，增长周期，使地震影响系数减小，可有效减少地震力。并且随着震级的提高，地震作用成倍增加。
四、结束语：
在高层民用建筑工程施工中，可能出现很多很多的突发情况，这些突发情况出现的主要原因是因为其建筑的环境、人员、质量要求等等的特点是多样的。因此，在剪力墙的结构设计中，应根据建筑的特点进行科学化分析，并能够通过施工人员的专业技术合理地应用到高层民用建筑的工程施工中来。
参考文献
[1] 周永明，徐伟斌.复杂高层结构设计[J].建筑技术，2011（5）：261.
[2]白洁．浅谈高层建筑结构的转换层[J]．山西建筑，2007，33(15):70－71．