高层建筑结构设计特点和剪力墙设计范文

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【摘要】

经济迅速的发展以及建筑施工技术的提高，城市中的高层建筑犹如春笋一般拔地而起。本文中结合了高层建筑的结构设计，详细概述与分析了高层建筑结构的设计特点，并且指出在高层建筑的结构设计中应该特别注意的细节问题，希望能够为建筑设计的结构安全性与经济性以及可靠性提供保障。由于剪力墙这一结构整体性好、刚度大等优点在高层建筑当中被广泛地应用，本文通过实践经验，总结高层建筑中剪力墙这一结构设计施工的要点，对建筑水平和建筑质量的提高有很重大的意义。

【关键词】

高层建筑；设计结构；特点；剪力墙

引言

进入经济的高速发展时期，我国城镇化脚步加快，高层建筑的规模和数量随之不断增加。作为一名高层建筑的设计者，有必要充分掌握其结构设计及剪力墙设计的特点。高层建筑中的剪力墙结构同低层的建筑物相比较而言，受力情况更加复杂。因此在设计施工过程当中，设计者与施工者都要认真对待。要想建成一栋好的建筑，建筑工作人员必须以建筑结构特点和剪力墙的具体情况为依据进行建设施工，做到真正提升建筑施工水平。本文结合某高层建筑的结构设计为例，分析了高层建筑在结构中的设计特点，并且总结了剪力墙的设计要点。

1工程实例

某个住宅小区建筑工程2#，住宅楼有23层，建筑物高68.78m，其主要采用的是剪力墙结构来承受建筑物本身的水平、垂直荷载力，并且采取刚性的结构体系用以承受水平侧力。设计使用的期限是50年，抗震水平按照Ⅶ度来防震。

2高层建筑的结构设计特征

2.1高层建筑结构设计的决定性因素———水平荷载

水平荷载指的是物体受到的水平方向的作用力，作用于建筑的工程结构中，会使得工程结构发生内力变形。建筑的自重以及露面如果使用荷载则在竖构件当中会引起轴力和弯矩，而它的数值仅仅与建筑的高度成一次方正比。对于一栋特定的高层建筑来说，虽说竖向的荷载基本是定值，并且会对整体的结构设计产生重大影响，但是水平荷载对高层建筑结构所有的倾覆力矩以及对竖构件所产生的轴力，与建筑的高度成二次方正比。因而，水平荷载是高层建筑的结构设计的决定性因素之一。

2.2更高的抗震要求

当前，我国许多建筑基本的抗震基准为“小震不坏”、“大震不倒”。在结构设计过程中，除了要合理设计风荷载和竖向荷载的正常使用指标外，还应该充分考虑设计概念、构造措施及抗震验算这三个方面，通过各种措施来达到减震的效果。当前，尽管理论上的计算分析手段及原则得到不断地完善，但是由于地震本身所具有的未知性及复杂性常常会使得理论分析计算的结果同实际出现偏差。当高层建筑结构进行到弹塑性阶段，会产生局部结构出现开裂的现象，对建筑的整体结构产生严重的破坏，使用常规的计算原理及方法不足以准确计算分析出符合实际情况的数值。因而，高层建筑在设计结构时对于抗震的要求也越来越高。

3建筑结构中设计重点的控制指标———侧移与轴向变形

在建筑设计过程当中所不能忽视的便是结构侧移问题。建筑物层数的不断增加，建筑物的高度也随之不断增加，建筑物在水平方向上的侧移也会越来越大。所以，在近处高层建筑设计时，必须充分考虑建筑侧移的因素，并且将其控制在合理范围以内，保证建筑的稳定和安全。高层建筑属相经常处在很大的一个数值，如此大的负载很可能会导致建筑柱体发生很大的变形，从而使得梁支座负弯矩的数值会变得更小，而端支座负弯矩及跨中正弯矩的数值则随其渐渐变大，这一系列的变化将会对构件长度及连续性的梁弯矩产生一定影响。如果高层建筑采用剪力墙结构这一框架，框架边柱的轴压应力一般会比中柱小，变形的程度也会小于中柱。当建筑到达一定高度的时候，轴向变形的数值会变大，若不控制好会对建筑的未来带来不良影响。所以，建筑在施工时，进行施工的工作人员必须依据建筑轴向变形的数值相应调整建筑的下料。此外，施工的工作人员也须注意构件及侧移的影响，还要充分考虑建筑的竖向变形影响以确保建筑的质量安全。

4剪力墙结构的布置要点与设计分析

4.1剪力墙的布置要点

（1）剪力墙的布置。

在高层建筑中需要沿着主轴方向双向进行布置，使之形成一种空间结构。在设计抗震性能是应避免剪力墙呈单向布置，并且使双向的刚度尽量接近。通常来说，剪力墙的平面布置需要遵循几点原则，即对称、均匀及周边，且数量适中。如果剪力墙的配置比较少，会使建筑结构抗侧向的刚度不够；但是如果剪力墙配置过多，则不能充分有效地利用墙体，使得抗侧向的刚度变大，从而制约了建筑的整体结构与性能，也是对制造成本的浪费。

（2）墙肢截面的布置。

在布置墙肢截面时，尽量以匀称规则、简单适用为标准。其竖向刚度做到适中，门窗需成列布置，保证其上下对齐，形成比较清晰的墙肢。在洞口布置时，要避免墙肢刚度的偏差所产生洞口不规则的问题，甚至出现错洞。如若出现上述情况，可以根据弹性面的有限元方法对应力进行分析，按照分析结构进行设计与校对。

4.2剪力墙的设计分析

在高层建筑中剪力墙是最为常见的设计结构之一，其拥有抵抗力大、承载能力强及用钢量少等这些特点，被广泛应用在高层住宅楼或旅馆当中。在具体设计过程中，居室及客房的空间都比较小，所以施工工作人员要用墙面分割空间。这些用于分割空间的墙面多是采用现浇剪力墙技术，能够实现较的经济性与实用性。

（1）配筋设计。

剪力墙水平布筋可以有效预防墙体出现裂缝造成剪切的破坏，还可以阻挡温度对于混凝土产生的影响。在进行配筋设计时，对建筑连梁和比较敏感的墙面一定要适当地增加配筋的数量。对于长度较短且高度较低的建筑，则可以适当减少配筋数量。剪力墙垂直布筋的主要作用是抗弯曲，在多层剪力墙结构中的配筋通常为除去墙面边缘的钢筋。在钢筋配置中，竖直方向墙体配筋的保障间距不能大于300mm。竖直方向上钢筋如果太多会使得墙体抗弯曲能力大于抗剪能力，如此对建筑物的抗震是极其不利的。

（2）边缘设计。

通常来说，槽型截面的剪力墙结构沿性比之矩形截面的要强。在进行设计计算时，设计者可以适当增加墙体的截面边缘约束力，做到有效提高墙体结构延性、剪力墙水平剪力作用与抗剪的能力。此外，在进行建造设计时，需要在墙端位置安置暗装，并规范其截面数据，以防发生建筑问题。

（3）墙面设计。

由于剪力墙的结构刚度较大，且其受温度的影响也较多，因此对建筑的楼面和屋面的影响也较大。有时比较长的剪力墙会发生变形甚至出现裂缝等现象。这主要是因为剪力墙的结构相对复杂，混凝土产生变形，且由于建筑施工条件难以掌控，容易发生墙体所受的拉应力不足，最终导致发生建筑问题。由于剪力墙结构比较复杂，当墙体产生裂缝时比较难处理，因此产生的不良影响也相对比较大。目前，由于市场需求，大部分建筑工程为了赶工而加班加点，如此的速度导致建筑质量的下降是必然的。在施工过程中，使用混凝土的量较大，加之强度的提高会使拉应力变大，导致了裂缝的出现。此外，在建筑施工过程中要采取泵送施工时，必须增加水泥使用量，以求减少粗等骨料及骨料粒径的含量。混凝土配比及送料过程如果处理不好，会大大增加结构的收缩，这样建筑很容易产生裂缝。所以，在设计剪力墙时，一定要重视建设施工过程，避免建筑问题的发生。

5结束语

高层建筑的施工过程中，相关工作人员必须深刻地了解建筑结构设计的特点，科学设计剪力墙，确保设计的合理性和建筑质量。

参考文献

[1]徐嘉君.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].科技研究，2015（01）：29.

[2]蒋宝峰，高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].科技传播，2014（07）：55~57.

[3]夏卓文.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].住宅科技，2007（02）：29~32.

作者：徐力 单位：广州宝贤华瀚建筑工程设计有限公司南昌分公司