摘要：建筑施工是一项比较复杂的工程，为了保证建筑质量安全和整体结构平衡，施工人员需要进行一系列的数据运算和图纸测绘，其中对于建筑结构中的剪力墙结构设计至关重要。本文从实际出发，针对当前的剪力墙结构设计不足之处进行了必要的整改，以供相关技术人员参考。
关键词：高层建筑； 结构设计；剪力墙；墙肢；连梁
1、引言
随着我国经济的发展以及国土资源的整体规划布局，高层建筑成为了主要的发展趋势。但是高层建筑的施工难度大，如果处理不好极易发生位置偏移等重大事故，危害用户的人身财产安全。新型的剪力墙结构设计由于其抗侧刚度大,能有效的减少侧移,且具有较好的抗震性能，因此被广泛的应用到目前的高层建筑施工当中，起到了显著的效果。
1.1剪力墙基本概念
剪力墙技术是近年来普遍应用在高层建筑施工过程中的一项新型墙体技术。首先，该技术的特性可以实现承重墙与分隔墙的结合，这样将两种墙体合并成一种墙体，减少了建筑施工的资金，实现了成本的节约。同时，目前的旅店、宾馆等建筑，是经营性的建筑，该项技术可以因为其高数值的刚度，而实现刚建材的节约利用。此外，该项墙体设计的构架比较简单，通过技术处理，不存在房梁等的外漏现象，是一种相对美观的结构设计。基于此，这是一种比较受盈利性建筑的开发商青睐的墙体建造技术。
剪力墙由墙肢和连梁两种构件组成。其结构承载力及刚度都很大,侧移变形小,抵抗水平侧移能力强。只要经过精密的运算和设计 ，该墙就能发挥较大的抗震能力。这对于我国地震频发的地区尤其适合，同时对于非地震带也应该适当地设计该墙体，以防患于未然。但是该技术也存在其内在的局限性，即建筑总高度不大时结构材料耗费可能较多。
2、墙肢的分类和结构布置
2.1 墙肢的分类
剪力墙可以依据不同的划分标准，分为不同的种类。根据墙肢的高厚比分为一般剪力墙和短肢剪力墙；根据墙面开洞大小的情况,还可分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。
2.2 剪力墙的结构布置
高层建筑需要留有足够的空间,剪力墙结构应双向布置,形成空间结构。尤其是地质灾害频发的区域，根据地质特点，应避免单向布置剪力墙,并宜使两个方向刚度接近。同时墙体的受力点应该均衡设置，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近,以减小扭转效应。必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。剪力墙抗侧刚度大,结构自振周期短,所受水平地震作用较大,对结构不利。可充分利用剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大的能力,尽量减薄纵横墙体的厚度,或采用“主次结构”,加大墙体的间距,减少墙体数量,以降低结构的抗侧移刚度,减轻结构重量,减少墙体的水平地震剪力和弯矩。
3、墙肢长度和厚度的选取
3.1 墙肢的长度
剪力墙墙肢长度是有基本数值标准的，通常来说为八米。但是在实际的设计中应该考虑到意外影响因素，所以允许在标准数值的基础上出现两米范围内的延性。当墙体长度超出既定范围时,为了满足每个墙段高宽比大于2 的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙,洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁,使其可近似认为分成了独立墙段。
3.2 墙肢厚度的选取
高层建筑混凝土结构技术规程规定了剪力墙的最小厚度,其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。
对于住宅建筑, 填充墙厚一般为200mm 。住宅层高一般为2.8～3.0m ,故墙厚取200mm。对于无地下室的高层住宅,因其基础埋深一般在2. 5m 以上,则底层墙体高度会到5.0m 以上。为避免出现此种情况,在布置剪力墙时,应结合建筑平面,尽量不用一字形剪力墙,而采用L 、T、Z、十字形等截而形式。 4、边缘构件的设置
有约束边缘构件的矩形截面剪力墙与无约束边缘构件的矩形截面剪力墙相比,极限承载力约提高40 % ,极限层间位移角约增加一倍,对地震能量的消耗能力增大20 %左右,且有利于墙板的稳定。剪力墙设置的边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件。
部分框支剪力墙结构,落地剪力墙的底部加强部位,两端应有翼墙和端柱,应设置约束边缘构件。不落地的剪力墙及落地剪力墙其他部位设置构造边缘构件。
5、连梁设计
5.1 连梁的作用
在剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在水平荷载作用下,墙肢发生弯曲变形,使连梁端部产生转角,从而使连梁产生内力,同时连梁端部的内力又反过来减小与之相连的墙肢的内力和变形,对墙肢起到一定的约束作用,改善墙肢的受力状态。因此,连梁对于剪力墙结构尤为重要,在起到连接墙肢作用的同时,还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。
5.2 连梁设计的处理方法
在带连梁的剪力墙设计中,连梁的跨高比和截面尺寸受到许多因素的影响,设计不当经常出现连梁承载力超限或连梁截面不符合设计要求的情况,设计时可从以下方面考虑。
5. 2. 1 对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小,与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减小,内力重分布。因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。因此,可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂而把内力转移到墙体上
5. 2. 2 增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度
增加剪力墙洞口的宽度,即增加连梁跨度,减小连梁高度,其目的是减小连梁刚度,同时由于减小了结构的整体刚度,也就减小了地震作用的影响,使连梁的承载力有可能不超限。
5. 2. 3 增加剪力墙的厚度
增加剪力墙的厚度,即增加连梁的截面宽度,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,另一方面连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。由于剪力墙的厚度增加后,地震作用所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给剪力墙,而是小于这个比例,因此有可能使连梁抗剪承载力不超限。
5. 2. 4 提高混凝上等级
提高剪力墙的混凝上等级,其弹性模量增加的比例远小于混凝上抗剪承载力提高的比例,因此也有可能使连梁的抗剪承载力不超限。
6、结语
为了保证高层建筑的质量，减少高层建筑的资金投入，降低成本，剪力墙技术的应用必不可少。建筑施工设计师应该从剪力墙的特性出发，运用新型技术，克服其局限性，最大程度的发挥其刚度数值以及简洁施工的优势，为高层建筑提供必要的技术支持。