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摘要：近年来，随着建筑领域的飞速发展，高层建筑结构越来越多的被现代年轻人所接受。高层建筑不仅能够很好缓解我国土地资源紧张的情况，也能适应我国人口日益增长的需求。剪力墙结构设计作为高层建筑结构设计的重要组成成分，极强的专业性是必然要求。因此，设计出满足人们生活需要的建筑是建筑行业工作者的最终目标。本文就高层建筑中剪力墙结构的设计进行要点分析。
关键词：建筑工程；结构设计；剪力墙设计
引言
剪力墙结构体系的主要构件由结构墙和板组成。剪力墙和楼板组成抗侧力和承重体系，来承担水平和竖向荷载。剪力墙结构主要优点为平面内抗侧力刚度大，剪力墙结构体系合理，刚度适中时，具备良好的延性，整体性能较好。地震力主要为水平力，因此抗震性能较好。对比于框架结构，适用的建造高度要高。
一、剪力墙类别及力学性能
剪力墙结构体系的主要构件由结构墙和板组成。剪力墙和楼板组成抗侧力和承重体系，来承担水平和竖向荷载。剪力墙结构主要优点为平面内抗侧力刚度大，剪力墙结构体系合理，刚度适中时，具备良好的延性，整体性能较好。地震力主要为水平力，因此抗震性能较好。在实际设计过程中，通常根据建筑师要求在剪力墙上开设洞口，剪力墙上是否开洞和开洞大小，常规下可以分为以下四类：
（1）整体墙：根据相关资料，剪力墙上没有洞口或开洞面积占整堵墙面积不大于15%的墙。受力特点：结构变形以弯曲变形为主，结构上等同于落在基础上的深梁。
（2）小开口整体墙：开洞面积占整堵墙面积大于15%但小于30%的墙。受力特点：结构变形也是以弯曲变形为主，抗震性能类似于整墙。
（3）联肢墙：洞口面积大于小开口或洞口成列规则布置的墙。受力特点：截面的整体性已被破坏，成为被一系列连梁约束的墙肢，但整体受力特点并未改变。
（4）壁式框架：洞口尺寸远大于连肢，从而导致连梁线刚度与剩余墙肢线刚度接近相等。
受力特点：结构变形情况类似于框架结构，以剪切变形为主。
除开根据洞口大小划分，我们通常还根据墙肢截面高度与墙厚的比值来对剪力墙进行分类：
高度与墙厚之比大于等于8，是结构计算常规意义上的普通剪力墙。高度与墙厚之比等于5~8之间，为短肢剪力墙；
高度与墙厚之比小于等于3，我们基本上把它看做结构柱，又称异形柱。
剪力墙结构体系是由纵向和横向结构墙和楼板组成，来抵抗竖向和水平荷载。剪力墙在其自身平面内刚度和平面外刚度相差很大，平面内刚度很大，平面外刚度很小。纵横墙共同工作，互为对方的有效支撑翼缘。这样，整个建筑水平地震荷载就可以按照与之相连的剪力墙的等效抗弯刚度的比例，进行地震力分配，从而根据地震力大小计算内力和位移。一般剪力墙或者短肢剪力墙，他的变形仍以弯曲变形为主，在整个墙肢高度上基本上没有或仅仅是在个别楼层上出现弯矩突变。而壁式框架，因为连梁线刚度与墙肢刚度接近一致，变形以剪切变形为主。
二、建筑工程结构设计中的剪力墙设计要点
1、合理布局
结构设计人员在对剪力墙水平结构进行布置的过程中，应该尽可能地采取对称的方式来完成剪力墙的平面设计。这样的布置不仅能够极大地增强剪力墙的抗震性，而且还能够有效地防止剪力墙扭矩问题的产生，为促成对称，设计人员需要尽可能地将剪力墙的刚度核心与重量核心布置在一起。此外，为了使剪力墙的抗震性得到有效提高，从而确保整个建筑工程的抗震性能得到提升，在布置剪力墙结构的时候，设计人员可以适当地减少对单项形式的采用。值得注意的是，在布置剪力墙结构的时候，设计人员需要对剪力墙侧向刚度能否得到充分有效发挥进行重点关注，这也是保障剪力墙结构的抗震性能的有效措施之一。
2、大墙肢的处理
建筑结构设计中，剪力墙的结构必须有延性，当其高宽比>3时，就会变成延性高、易弯曲的剪力墙，能有效降低脆性剪切破坏。而当剪力墙的长度过大时，为使各墙段的宽高比均>3，可在长墙上开洞分割成均匀合理的独立墙段，降低受弯裂缝出现的可能，并增强墙体配筋的支撑性能。一旦出现>8m的大墙肢时，在楼层建立整体计算中，多把主要承载力算到大墙肢上，这样一旦发生地震等震动，首先遭破坏的就是大墙肢，而小墙肢因配筋不足也会受到损害，进而造成整个墙面的破坏。为解决这一问题，在剪力墙结构设计中，当墙肢长度>8m时，应根据实际情况采取措施，方法有二，一是开施工洞，即施工中在剪力墙上开动，施工完成后再把洞填好，以将大墙肢分解为小墙肢来降低破坏；二是开计算洞，即在结构计算中设置计算洞，施工中仍设置混凝土墙，以提升小墙肢的配筋性能。
3、控制墙体配筋量
建筑结构应用剪力墙的过程中需要应用大量钢材料，由于这一结构在建筑结构中的应用率较高，因此钢材料的数量自然会增多，为了降低建筑成本，提高建筑经济效益，针对配筋量合理控制是极为必要的，通过配筋量有效控制提高钢筋在建筑中的应用率，以此实现资源节约的良好目标，促进建筑经济效益提高。具体表现为：满足配筋量的前提下，双向钢筋网片的适当使用能够减少配筋量，厚度能降至28mm。
4、约束边缘构件箍筋的设置
剪力墙的约束边缘构件分为阴影区和非阴影区，对于阴影区部分的纵筋、箍筋构造值规范做出了较明确的要求，需注意约束边缘构件按墙端暗柱计算得出的纵筋计算配筋面积大于构造配筋面积时，纵筋需按计算配筋面积配置，当剪力墙的某段墙肢全部为边缘构件时，还需注意此处边缘构件箍筋需按墙体水平筋计算值和边缘构件计算值取包络设计。对于非阴影区，规范要求非阴影区的体积配箍率不小于阴影区计算值的一半，当阴影与非阴影区纵筋间距相等时，可让非阴影的拉筋水平间距与阴影区相同的情况下，拉筋及箍筋的垂直间距采用阴影区的一倍；阴影区纵筋间距较小时，非阴影区拉筋及箍筋垂直间距与阴影区相同。
5、剪力墙连梁设计
连梁作为剪力墙结构十分重要的构件也是设计的重点。对于剪力墙连梁来说，也就是墙肢和墙肢之间互相连接的梁，当墙肢受到压力的情况下，便容易产生超筋或形变，进而使建筑的质量及寿命遭到很大的威胁。连梁是剪力墙结构中最早破坏的耗能构件，为实现其耗能的作用，连梁需要设计成延性好的弯曲破坏模式，避免发生脆性剪切破坏。一方面，合理降低剪力墙连梁的高度，以建筑工程实际情况为依据，使剪力墙连梁的高度控制在合理范围内，从而使因尺寸问题引发的连梁剪切形变状况得到有效避免。另一方面，规范控制剪力墙结构的塑性，并对剪力墙连梁弯矩的抗震设计进行合理调整。并且，需对连梁的受力合理控制。除此之外，如果有剪力墙结构超筋或者位移等状况出现，需采取相应的借鉴方法，如减小连梁截面高度或设置双连梁，减少连梁与相邻墙体的刚度分配，降低连梁所承担的地震力，然后进行连梁内力分析，计算出配筋参数，从而使连梁问题得到有效解决。
结语
总之，高层建筑剪力墙结构承载力强、抗震性能好。科学合理的进行剪力墙结构设计有利于提升建筑质量，很大程度上缩减工程造价。当前剪力墙结构在高层建筑用应用广泛，对剪力墙结构进行研究，对高层建筑设计的发展具有重要的意义。
参考文献
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