高层建筑剪力墙结构抗震设计
摘 要：随着科学技术水平的不断提高，人们思想观念的不断更新，要求建筑物标新立异、彰显个性，由于城市用地出现紧张，加上建筑功能越来越复杂，结构体系日趋多样化的因素，我国城市建筑逐渐由平面空间开始向纵向发展。而由于地震等自然灾害的影响，人们开始对高层建筑的抗震性能提出了担忧，为满足人们对高层建筑抗震性能的要求，剪力墙结构被广泛应用于高层建筑中。
关键词：高层建筑；剪力墙；抗震设计
为了保证高层建设综合效益的提升，我们要进行高层建设结构设计的优化，确保其剪力墙结构体系的健全，满足人们日常生活的需要，这就我们需要根据实际情况，进行其刚度环节、抗风能力及其抗震性能的优化，促进其高层建设的总体环节的优化，满足社会经济的发展需要。
1 关于剪力墙抗震设计环节的优化
为了确保剪力墙结构的优化，促进其功能的完善，我们要进行其剪力墙目的的深化，确保其抗震能力的提升，通过该目的的深化，确保其建筑结构的完善，以有效降低其建筑构件的损坏程度满足日常生活的需要。我们要根据相关的建筑抗震设计规范，确保其抗震设计目的的优化，确保其实际建筑工作的稳定运行。
第一种级别就是对地震作用的应用，保持其剪力墙的稳定运行，避免其受到损坏。第二种级别就是在应对中等强度的地震作用时，通过相关环节的优化，确保其剪力墙的正常使用。第三种级别就是通过对其罕见的地震作用的应用，确保其剪力墙环节的稳定运行，保证其整体抗震性能的提升，来满足工程的发展需要。
为了确保其剪力墙整体运作环节的优化，我们要进行剪力墙概念设计的优化，通过对精准力学的分析，促进其相关数值的计算，从整体运作角度上进行剪力墙结构及其相关方案的控制，确保其概念设计环节的优化，进行其方案设计方案的欧化，进行一系列的抗震防线的建立，保证其剪力墙结构的优化。其现浇混凝土结构主要表现为内外墙，其内墙是一种现浇混凝土结构，其外墙是一种框架结构，这种类型的剪力墙结构主要表现为短肢剪力墙，所谓的短肢剪力墙是墙肢厚度在300毫米之内的结构。墙肢的长度为厚度的4 -8倍剪力墙结构。实践表明，建筑外边缘和角点墙肢、底部外围墙肢、连梁等是剪力墙结构抗震薄弱环节，对于这些薄弱点，要加强概念设计。墙段与墙肢的高度比应大于2，墙肢超8米要设洞口，各墙段之间设连梁，连梁长度不宜超6.0米，否则会形成局部长剪力墙。墙段边翼长度大于厚度的3倍，尽量双向布置，避免一字墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定了剪力墙的最小厚度。
我们要按照相关抗震规范的要求，进行剪力墙厚度及其长度的控制，确保其整体运作环节的优化，实现对层高环节的有效控制一、二级时不宜小于层高或无支长度的 1/20，三、四级时不宜小于层高或无支长度的 1/25；无端柱或翼墙时，一、二级时不宜小于层高或无支长度的 1/16，三、四级时不宜小于层高或无支长度的1/20。
2 高层建筑剪力墙设计的原则
对剪力墙的设计要做到安全、经济合理，所以在设计的过程中除了对位移限制值的要求外，还要充分发挥框剪结构中各抗侧力构件的作用。在剪力墙数量的设计的时候，位移限制值要满足规范的规定，应尽量减少剪力墙数量，但应满足在基本振犁地震作用下，剪力墙部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的一半。
2.1 楼层最小剪力系数的调整原则。在设计时候要尽量减少剪力墙的布置，最好设计为大开间剪力墙布置方案，来达到比较理想的侧向刚度结构，楼层的最小剪力系数接近规范的极限值，但是这要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%。这样在减轻结构自重的时候降低地震作用带来的危害而且造价方面可以减少。
2.2 楼层层间最大位移与层高之比的调整原则。规范规定最大的弹性层问位移在多遇地震作用标准值产生的楼层计算的时候，可以不除去结构整体弯曲变形，应计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。由此可以看出，楼层间的扭转和剪切变形对于一般的高层建筑是重点考虑的方面。竖向构件的多少决定着剪切变形的控制，但是即使构件的数量足够多但是布置不合理，扭转变形就会过大，仍然达不到层间位移的要求。所以，高层建筑能仅仅根据层问位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度，而应尽可能使扭转变形最小。
2.3 剪力墙连梁超限的调整原则。剪力墙的连续梁的跨高比小于2.5可能会出现弯矩和剪力超过规范的极限规定，所以其跨高比一般不小于2.5。规范规定连续梁不应拆减在跨高比不超过5的时候。在跨高比在5到6的时候，连续梁冈4度也必须拆减，否则可能导致弯矩和剪力超过极限值。这如果能在具体工程设计的时候能有效利用，工程造价会降低很多。
3 优化高层建筑剪力墙结构抗震设计
3.1 剪力墙结构设计方面的优化。（1）剪力墙的空间结构体系主要是以主轴为中心，向横竖两个方向布置。正是这个结构体系的特点，在抗震设计中，要避免剪力墙结构的单向布置，这与前面所讲的优化原则第一点相同，尽量不用“一字型”剪力墙。这样一来，剪力墙可以增强两个受力方向的抗侧刚度，使两各方向的力处于平衡状态。（2）尽量合理的减小剪力墙厚度。我国对剪力墙厚度具有明确的规定，对于一、二级抗震级，剪力墙底部墙厚要大于20公分，其它部位不低于16公分。但是，剪力墙的厚度并不是越厚越好，其设计要满足最大层间位移的指标，并能满足墙肢的稳定验算，通过分析合理设计剪力墙的厚度。较厚的剪力墙虽然具有较高的抗侧刚力和抗震能力，但因为影响剪力墙抗震效果的因素复杂多样，抗侧拉力并不与整体结构的抗震能力成正比，这还要考虑抗震等级的轴压比的影响。因此，在设计剪力墙抗震时要经过分析，合理减少墙厚，保证结构之间的位移控制在允许范围内。
3.2 剪力墙连梁的抗震设计。剪力墙的连梁对调节和保证连肢体墙刚度的作用，其目的是为了避免主梁与楼板大面积的塌陷而造成变形带来的影响。对连梁的抗震设计要对其进行加强，提高连梁和腰筋的配筋率。对于不同厚度的剪力墙，连梁的跨高也有所不同。当抗震等级为一、二级的剪力墙且厚度在20过分之内时，如果连梁的跨高度在2以内，则钢筋的构造宜采用斜向交叉法。因为连梁在受到一定承载力之后会出现变形，其变形的情况与跨高密切相关。跨高越大，连梁变形的比例越高，采用斜向交叉使连梁的弯曲比例增大，从而提高连梁的变形能力。总之，连梁是高层建筑抗震设防的第一道防线，其设计要重点考虑它的变形能力及架构形式。
3.3 剪力墙结构抗震方面的经济性优化。虽然降低成本能够提高经济效益，但在以质量安全为重点的高层建筑的建设中，实现结构的成本效益才是现代建筑企业追求的目标。除了对建筑结构的合理布置外，还要考虑到建筑结构的经济性，在满足剪力墙结构的抗震要求基础上，如何降低建设成本也是每一建筑单位所关注的问题。
4 结语
剪力墙结构具有较好的抗震性能，且结构布置灵活，可以很大程度减小结构构件对建筑的使用影响，所以高层住宅较多使用这种结构形式。在抗震设计中，针对剪力墙结构受力体系及相关规范条文进行分析理解，合理采用计算分析方法，并采取相应构造措施，相信剪力墙结构能够以更加经济、实用的优势展现在住宅设计中，具有更广阔的发展前景。
参考文献
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