试探高层工业与民用建筑剪力墙设计

试探高层工业与民用建筑剪力墙设计

管大军

沈阳铝镁设计研究院有限公司 辽宁省 沈阳市 110001

摘要：随着建筑技术的不断提升，高层工业与民用建筑得到了越来越广泛的应用，高层建筑中最为常见的结构形式就是框架-剪力墙结构和纯剪力墙结构，因此，我们有必要对剪力墙结构进行深入的研究，以此来提升设计质量，满足人们生产和生活的需求。

关键词：高层建筑；剪力墙

在我国经济腾飞的影响下，建筑行业得到了飞速的发展，高层工业与民用建筑的设计水平和施工技术均得到了进一步的提升。当然，在具体的剪力墙结构设计过程当中，还是有一定的技巧的。本文从介绍剪力墙设计过程中的几点具体内容出发，对剪力墙结构进行了简单的分析。

1. 剪力墙结构的设计原则

（一）剪力墙结构的布置

剪力墙结构平面布置应遵循均匀、对称、简单、规则的原则，一般应设计成双向抗侧力体系，沿结构各主轴方向均应布置剪力墙，使各主轴方向的侧向刚度接近；平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；剪力墙结构竖向布置追求自下而上的连续性，宜贯通建筑物的全高，避免刚度突变，门窗洞口上下对齐、成列布置；楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置；剪力墙内、外结构的设置，需要采用拉通对齐的方式^[1]。

（二）剪力墙间距的要求

之所以在建筑设计中设置剪力墙，就是为了调整建筑物的结构刚度，提高其抵抗水平荷载的能力，使结构能够避免出现较为明显的扭转、变形，防止剪切破坏。根据相关要求，刚度中心与质量中心需要保持重合，因此，在布置剪力墙的过程中，结构的稳定性和刚度与其布置数量并没有太大的关系，重点是做好对剪力墙布置间距的充分把握，如果剪力墙结构布置缺乏充足的间距，就会从整体上导致结构倾向刚度的增加，并且设计会缺乏经济性；对剪力墙间距的科学、合理布置能够使剪力墙结构构件的抗侧力性得到最大程度的发挥，并且能够使剪力墙结构得到更加合理的利用。剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大，一般根据楼盖的跨度对剪力墙的间距进行成倍数的限制，并且当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距还应适当减小。

二、剪力墙结构的设计细节

（一）对剪力墙平面的合理布置

虽然对民用建筑来说有着户型和美观的制约，对工业建筑来说也有着生产设备布局等因素的制约，但剪力墙结构的平面布置一定要尽可能的简洁、规则，同时，剪力墙墙肢的长短一定要合理。平面复杂、墙肢过长的剪力墙布置方式容易造成局部刚度过大和应力集中的危险现象，所以剪力墙一般应沿平面主要轴线方向布置：建筑物为矩形、L形、T形平面时，剪力墙可沿两个正交的主轴方向布置，建筑物为三角形或Y形平面时，剪力墙可沿三个方向布置，建筑物为正多边形、圆形或弧形平面时，剪力墙则可沿径向及环向布置。在具体的设计过程中，剪力墙的布置应尽量在中心轴线方向保持对称，墙片的平面形式不宜采用L形和T形，而应尽可能的采用一字型的平面形式。

（二）对剪力墙墙肢的正确处理

在剪力墙的设计过程中，需要对其延展性有一定的保证，由于地震时很容易造成大墙肢的破坏，所以剪力墙不宜过长（一般不宜大于8米），针对部分较长的剪力墙就需要对其进行开洞，以此来减小地震对其的影响^[2]，可以设置跨高比较大的连梁将其分成长度较均匀的若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3。当然，设计规范中对短肢剪力墙（截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙）的采用也有着严格的限制，一般规定高层建筑结构抗震设计时不应全部采用短肢剪力墙，B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高度高层建筑，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。

（三）对边缘构件的合理布置

剪力墙边缘构件是剪力墙结构中特有的，剪力墙的两端、洞口两侧都要设置边缘构件，能够起到改善受力性能的作用，边缘构件有构造型及约束型这两种类型，一般采用暗柱或端柱的形式，在设计过程中需要根据具体结构布局及受力情况对剪力墙的边缘构件进行定义和选择。对于普通抗震等级为三~一级的剪力墙，当底层剪力墙轴压比超过规定值时就要在底部加强区设置约束型边缘构件，对于部分框支剪力墙，不管它的抗震等级是多少，一般都在转换层以上两层设置约束型边缘构件。有端柱时，墙体在楼盖处宜设置暗梁，剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠剪力墙洞口的端柱一般沿全高加密箍筋，楼面梁与剪力墙平面外连接时不宜支承在洞口连梁上，应沿梁轴线方向设置与梁连接的剪力墙且梁的纵筋应锚固在墙内，或者在支承梁的位置设置扶壁柱或暗柱。一般当墙肢的截面高度与厚度之比不大于4时，最好按框架柱进行截面设计。

（四）洞口处理

在对剪力墙进行结构设计的过程中，洞口的存在是不可避免的，洞口的尺寸、数量、位置、分布等情况都会影响剪力墙结构在高层建筑中的作用，所以在对剪力墙结构进行实际布置的过程中，需要在垂直方向对剪力墙上下门窗或设备洞口的一致性加以保证，避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口设置，如果建筑外形或者生产工艺配置确实要求上下洞口宽度不一致时，一般可采取按竖向最宽洞口尺寸取齐的方式布置剪力墙（当然是在允许的范围内），其间的小洞口可以用填充墙实现。另外，还需要从数量方面做好对剪力墙的控制，在相同十字交叉剪力墙体上对洞口的集中，切勿超过三个以上

^[3]。再有，剪力墙的底部加强部位不宜采用上下洞口不对齐的错洞墙，全高均不宜采用洞口局部重叠的叠合错洞墙，同时，还需要对墙肢底部以及连梁在剪力墙中的具体位置加以明确，两者的刚度切勿存在较大的差距。

（五）对过渡层的合理设计

建筑结构在竖向构件不连续时会出现所谓的过渡层，比如底部几层是大空间商场而上部是小空间公寓的建筑，在商场和公寓之间的部分就是过渡层，过渡层的受力较复杂且传力不明确。由于建筑在地震时的底层框架剪力墙会受到较大的荷载作用，会使剪力墙在过渡层中无法保持原有的承载力，因此在实际设计的过程中，需要合理的对过渡层进行设计，以此来使强过渡层在后续能够更好传递地震剪切力，进而使过渡层具备更好的延展性以及更好的能量消耗能力^[4]。

结束语：

设计师们应该对剪力墙结构的设计工作进行不断的探索和研究，以此来提升设计的质量，同时，建设单位还应在施工过程当中对剪力墙结构进行严格的把控并且对其进行完善，使工业与民用高层建筑的质量能够得到整体的提升，对于提高我国高层建筑技术的发展具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]郭庆伟. 高层工业与民用建筑剪力墙设计[J]. 工程建设与设计, 2013, 000(011):44-47.

[2]黄小坤. 高层建筑,混凝土结构,结构设计,抗震性能设计,修订[J]. 建筑结构, 2011.

[3]覃永瑶. 高层工业与民用建筑剪力墙设计[J]. 企业科技与发展月刊, 2015, 000(011):64-65.

[4]王焱. 高层工业与民用建筑剪力墙设计[J]. 商品与质量, 2016, 000(012):142.