李茹梅

[摘 要]浅析建筑结构的发展变化、剪力墙结构的概念方案基本思路，以及剪力墙结构的计算优化等。

[关键词]建筑结构；剪力墙；方案布局与优化

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0099-01

1 综述

建筑结构的不断发展，剪力墙在建筑方案制定中的应用也越来越多，已成为了建筑结构的一种重要形式。由于剪力墙结构的抗侧刚度大、侧移能力小和良好的抗震效果等优势，因此在建筑工程施工中被广泛应用。随着人们对建筑要求的不断提高，其结构布局要求也在提高。高层建筑结构方案中，对剪力墙位置和截面形状及尺寸是否布局合理，甚至相关的规范规定是否影响剪力墙结构形式等，都需要综合进行分析，并且要采取必要的措施，为此也提出了更高的技术要求。以前普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构，在复杂多变的建筑结构中已受到多种因素的限制，无法满足社会发展的需求。在原有剪力墙的基础上，吸收框架结构的优点，形成一套新型的剪力墙结构体系，已成为建筑结构发展的方向和重点，这样也能避免了结构方案制定中容易发生的各种缺陷和失误。

2 高层建筑剪力墙结构的概念方案基本思路

由于高层民用建筑物受到垂直和水平两个方向的力量，因此在建筑结构的方案设计中要考虑稳定因素，还要考虑抵抗自然界由于地球板块摩擦而产生自然原因的震动。低层建筑中水平方向的力量能够产生的变形和整体位置移动的情况可能较小，一般不加考虑。但是，要应用剪力墙结构对抗可能将高层建筑整体稳定性造成损害的力量，剪力墙不仅能承载比较强的水平和竖直方向的力量，还能加大楼体的稳固性能。在震动的情况下，也不容易发生变形，再说剪力墙结构是整体承担重力，不需要借助于其他结构共同承担力量，因此不容易变形，也不会有外在结构暴露，这对于房间整体的外观，其不仅具有美观性，也有利于后期的美观装修。剪力墙结构在水平地震作用下，高层短肢剪力墙结构主要表现为整体弯曲变形，底部外围的小墙肢承因竖向荷载较大，破坏严重，特别是一字形小墙肢的破坏最为厉害。因此可以增加建筑物周边墙肢长度或连梁高度以消除扭转不规则，从而使结构的抗扭刚度得到增大。为提高墙肢的承载力和延性，还需加强边缘构件配筋，增大墙肢纵筋和箍筋的配筋率，严格控制轴压比。

3 高层建筑剪力墙结构方案的优化方式

在剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置，以形成空间结构。抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向布置剪力墙，并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近，使得具有较好的空间工作性能。剪力墙的抗侧刚度和承载力均较大，为了充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，要使其结构具有适宜的侧向刚度。①高层建筑剪力墙结构要有计划性的优化。在对于剪力墙体结构有建筑意向时，应提前进行高层建筑整体方面的分析。在对符合建筑各项数值的前提下，建筑的安全性能进行全面考虑，经对剪力墙建筑的综合分析后，才能开始对剪力墙实施设计计划。②高层建筑剪力墙的结构方案优化。沿着一个方向考虑，其分布形式可以形成一个比较整洁的结构范围。但是，仅在一个单一方向布置剪力墙，对抵抗地震等自然情况是非常危险的，因此必须要保证同时有两个方向可以受力，其不仅增加了稳定性能，也能在地震中减少倾斜等情况的发生，以达到最佳的工作状况。而剪力墙不仅拥有比较强的重力承载功能，在一定范围内也具有抵抗倾斜的强度，也能减轻建筑里其他结构的重力分部，但要布置合理。③高层建筑剪力墙上门窗的布局优化。布局不当，能够形成缺损。因此要注意的是保证有上下排列顺序。有秩序的成列排列，能避免错误的建洞和重复建立错误洞口的情况。考虑方案时应遵循稳定安全的原则，注意刚度的分配。尤其要注意竖直方向重力分配要均匀合理性。④高层建筑剪力墙承重上的优化。高层民用建筑，主要是承重结构，不仅要求在结构特点上能应对较大的压力作用，且还要有不易变形的特点。⑤高层建筑剪力墙结构在空间上的优化。由于剪力墙结构在空间上要与侧面力量的形成有很大的影响，因此应遵循先从下面开始依次向上，不能有间断，特别需要考虑建筑材料方面所能形成强度思维级别，剪力墙水平高度上的建筑应具有不能中断的特点，即使在地震来临时，也最具有有效得稳定性和保护功能。⑥高层建筑剪力墙上的空洞位置选择优化。方案要具有计划性，可根据数量将墙体划分于不同段落之中，再进行平均分配，以保证每两个洞之间的距离是一定的。而在不同墙体之间还要采用建筑材料进行相互间连接，对所有独立墙面要控制好水平高度与截面高度间的比例，以避免墙面受到作用力的破坏，特别需要针对可能受到的地震危害，方案考虑时更应搞好剪力墙的结构，不能达到设计要求的结构，要有相应的应对措施。

4 高层建筑剪力墙结构计算的优化

在设计剪力墙结构时，应根据规范要求综合考察结构是否合理。控制好结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的自振周期T1之比；A级高度高层建筑≯0.9，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼層平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍，剪力墙连梁是否超限；剪力墙底部加强区的轴压比是否满足规范要求。①坚持楼层最小剪力系数的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下，应尽可能减少剪力墙的布置，要以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值。这能减轻结构自重，减小地震作用的输入，也能降低工程造价。②剪力墙水平分布筋要在边缘构件中锚固。在剪力墙中有一个部分是由边缘构件组成的，其不同于一般的结构之间连接，因为作为剪力墙墙身的一部分，其之间的连接就可以成为同类构件间的相互连接，而剪力墙在水平方向用抵抗地震震荡作用的配件是分布筋，所以在剪力墙的结构中，应对地震所采用的结构都可以具有相对较好的能量消耗和保持较好的稳定性。③连梁的配筋。而在剪力墙与剪力墙之间的连接结构的梁柱子，则是一个耗费能量的结构，该中间结构能把剪力墙抗震能力有所消耗，会使整个高层结构都会构造成不稳定性的威胁，因此需要考虑这些内容，也是考虑力量的重要因素。在连梁截面的抗剪计算中，对于跨高比大于2.5的连梁，其剪力值应乘以增大系数ηvb（一、二、三级分别取1.3、1.2和1.1）。剪力墙连梁的截面应满足下述要求：跨高比>2.5时：v≤（0.2βcfcbbhhc）/rRE；跨高比≯2.5时：v≤（0.15βcfcbbhbc）/rRE。④对结构扭转为主的自振周期进行优化调整。第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比（周期比），根据情况调整。震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心、抗扭刚度太弱的结构，在震中破坏严重。方案要保证结构的抗扭刚度不能太弱：一是限制结构平面的不规则性，避免产生较大的扭转效应，考虑偶然偏心的影响；二是应将结构竖向构件尽可能沿周边布置，以提高结构的侧向刚度和抗扭刚度。⑤对计算结果进行分析、判断。应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件，对不规则、复杂的建筑结构进行整体内力和位移的分析，以确定其可靠、合理之后，才可运用和实施。

5 结束语

建筑业随着科技与经济的快速发展，建筑结构也伴随变化巨大。建筑形式也由多层逐步转变为高层的结构。在稳定性和抗震要求上也更高，结构上的抗震成为首选的措施，是重点关心的问题。而剪力墙结构方案中的理念和采用的优化结构方案措施也是不可或缺的重要内容。

参考文献：

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