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摘要：剪力墙在建筑结构中承担着来纵向荷载，也承担着水平方向的荷载，具有良好的抗风性和抗震性，所以又叫称之为抗震墙。本文从剪力墙的概述、高层建筑剪力墙的结构布置、参数控制及相关计算等几个方面探讨了高层建筑剪力墙结构设计，旨在与同行交流，达到共同促进的目的。
关键词：高层建筑; 剪力墻结构设计; 结构布置; 参数控制；计算
剪力墙结构是高层建筑中最常用的结构方式，主要承担纵向荷载和水平荷载。由于剪力墙纵向、横向的刚度都非常大,能有效地抗击水平荷载。一般的水平荷载很难时期发生侧移，所以在高层建筑中应用最为广泛。作为设计师，应不断研究高层建筑剪力墙结构设计，能有效地解决设计中的重点难点问题，设计出最优秀的作品。
一、 剪力墙的概述
在建筑结构中，既承担竖向荷载，又承担水平荷载或地震作用的墙体就是剪力墙，也叫做抗震墙。从高层建筑结构来看，钢筋混凝土是一般剪力墙采用的主要墙体材料，多层建筑的抗震墙亦也可以采用砌体砖墙。根据剪力墙墙肢高厚比（墙肢来划分，可分为两种：一般剪力墙和短肢剪力墙。按照剪力墙上洞口的情况，剪力墙一般可分为6种：整体墙、连肢墙、小开口整体墙、壁式框架、框支剪力墙和不规则洞口剪力墙等。
二、进行合理的结构布置，提高高层建筑剪力墙的抗震性
高层建筑剪力墙的结构布置是否合理、质量高低等，直接影响着高层建筑物剪力墙的抗震性能。科学、合理的结构布置，是剪力墙结构安全、经济的先决条件。进行结构布置时，主要有两个方面：平面布置和竖向布置。
( 一)合理进行平面布置
一是高层建筑剪力墙结构平面形状应该尽量保障其规则、简单、对称, 具有分布均匀的承载力和刚度，一些不规则的平面形状则不宜采用,以便最大限度地减少扭转对其的影响；二是必须考虑到风压对其的影响，确保其对于纵向荷载和水平荷载具有较强的抗击力。
(二)合理进行竖向布置原则
一是竖向布置应确保墙体造型规则、均匀,尽可能地避免有较大的内收和外挑, 以免使抗侧力结构的承载力和侧向刚度发生突变；二是为了底部大空间需要的剪力墙结构, 底层或底层若干层剪力墙若不落地, 可能会产生刚度突变, 这时，应尽可能地使其它落地剪力墙、筒体或柱的截面尺寸增加一些, 并对相应楼层混凝土等级进行适当地提高，以减少刚度的变化。
三、严格控制结构参数，确保结构布置的合理性
要检验结构布置的是否合理, 需要对结构参数进行严格控制和分析，主要包括位移比、侧向刚度比、周期比、刚重比、层间位移角。
（一）位移比结构参数控制
位移比是指楼层竖向构件的层间位移和最大水平位移与本楼层平均值的比值。一是主要为保障结构布置的规则性, 以避免因为结构布置的不规则性而产生过大的偏心，甚至造成结构出现较大的扭转效应；二是对位移比限制有着明确的规范，这主要是针对刚性楼板而假定作出的。规范指出应充分考虑地震作用对高层建筑的偶然偏心影响,对于A级高度的高层建筑而言，其楼层竖向构件的位移比最好能控制在1.2之内, 最大应控制在1.5以内, 对于B级高度复杂高层及混合高层而言，最好能控制在1.2以内, 最大应控制在1.4以内。
( 二)侧向刚度比参数控制
一是高层建筑剪力墙侧向刚度比参数控制的主要目的是控制结构的竖向规则性；二是高层建筑混凝土结构技术规程( 后称高规)中要求: 包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70% 或者小于其相邻三层侧向刚度平均值的80%, 或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%, 或某楼层竖向抗侧力构件不连续, 其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。
（三）周期比参数控制
一是周期比参数控制主要是控制结构发生扭转效应, 最大限度地增加结构抗击扭转的能力，尽可能地减少扭转对结构的不利影响；二是关键是限制结构扭转为主的第一自振周期T t与平动为主的第一自振周期T1之比。当二者接近时,由于振动耦联的影响, 结构的扭转效应明显增大；三是规范中规定，对于A 级高度高层建筑而言，其周期比应控制在0.9以内, 对于B 级高度高层建筑, 混合高层建筑和复杂高层建筑而言，其周期比应控制在0.85以内；三是如果周期比不符合规范的标准, 设计人员必须使周边构件的刚度得到增加,并对结构中间构件的刚度予以降低处理, 以达到使结构整体抗扭刚度增大的目的。
( 四)刚重比参数控制
一是刚重比参数控制主要是对高层建筑剪力墙结构的稳定性进行控制, 避免结因刚重比失衡而产生滑移甚至倾覆；二是经过无数实践研究证明,仅在竖向重力作用下，高层建筑结构一般不会产生整体失稳，其可能性非常小；三是在水平地震或风荷载的作用下，高层建筑结构稳定设计的主要目的是有效地控制重力荷载，确保因重力荷载而产生的二阶效应在允许的范围内,从而保证高层建筑剪力墙不因二姐效应过大而引起结构的失稳倒塌。
( 五)层间位移角参数控制
一是层间位移角是按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比。层间位移角参数控制的目的是：有效地控制结构的侧向刚度；二是剪力墙结构的层间位移角限值是1 /1000。当高层建筑剪力墙结构层间位移角参数不符合规范的要求时，必须相应地调整剪力墙的数量, 使其层间位移角尽可能地接近处于这个限值；三是结构刚度应控制适度，不能过大, 如果过大的话，会使地震力增大,从成本控制来看，会使成本出现不必要的增加。
四、规范剪力墙结构的计算与配筋，提高高层建筑剪力墙设计质量
在对结构的整体合理性进行计算判断和调整之后, 主要工作就是对结构构件的截面优化、内力和配筋计算。
( 一)剪力墙的计算。
整体墙和小开口整体墙：在水平力的作用下，整体墙类似悬臂柱，可以按照悬臂构件来计算整体墙的截面弯矩和剪力。小开口整体墙，由于洞口的影响，墙肢间应力分布不再是直线，但偏离不大。可以在应力按直线分布计算的基础上加以修正。联肢墙：联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成，可以采用连续化方法或带刚域框架方法近似计算。当简化为带刚域框架时，可以用D值法进行计算。
( 二)边缘构件
在矩形墙两端增加边缘构件不但能较显著的提高墙体的延性, 还能防止剪力墙发生水平剪切滑动, 提高抗剪能力。约束边缘构件纵向钢筋的最小截面面积, 一、二级抗震设计时分别不应小于阴影面积的1.2%和1.0%。非阴影部分为边缘构件和剪力墙之间共有的过渡部分, 这部分的纵筋为剪力墙的竖向分布筋, 但间距应与拉筋配合且不小于剪力墙竖向分布筋间距, 水平筋就是剪力墙的水平分布筋。构造边缘构件纵向钢筋应满足受弯承载力要求且满足根据阴影部分面积计算得出的最小纵筋量的要求。
（三）连梁
抗震时, 连梁是抗震的第一道防线, 剪力墙是第二道防线。连梁由于跨高比小, 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, 刚度减弱, 内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时, 需要对连梁刚度进行折减。但规范规定折减系数不宜小于0.50, 一般设计在0.5- 1.0之间取值。进行刚度折减后仍然出现正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力不够的情况, 可以减小连梁的高度, 使整体刚度减小, 从而减少地震作用的影响。此外增加剪力墙的厚度及提高混凝土的等级也有可能使连梁不超限。
总之，高层建筑剪力墙结构设计直接关系着高层建筑的抗震性、稳定性，作为设计人员应予以高度重视，不断探究高层建筑剪力墙结构设计，更新设计理念，创新设计方法，提高设计质量，以提高高层建筑剪力墙结构的抗震性。
关键词：高层建筑; 剪力墻结构设计; 结构布置; 参数控制；计算
剪力墙结构是高层建筑中最常用的结构方式，主要承担纵向荷载和水平荷载。由于剪力墙纵向、横向的刚度都非常大,能有效地抗击水平荷载。一般的水平荷载很难时期发生侧移，所以在高层建筑中应用最为广泛。作为设计师，应不断研究高层建筑剪力墙结构设计，能有效地解决设计中的重点难点问题，设计出最优秀的作品。
一、 剪力墙的概述
在建筑结构中，既承担竖向荷载，又承担水平荷载或地震作用的墙体就是剪力墙，也叫做抗震墙。从高层建筑结构来看，钢筋混凝土是一般剪力墙采用的主要墙体材料，多层建筑的抗震墙亦也可以采用砌体砖墙。根据剪力墙墙肢高厚比（墙肢来划分，可分为两种：一般剪力墙和短肢剪力墙。按照剪力墙上洞口的情况，剪力墙一般可分为6种：整体墙、连肢墙、小开口整体墙、壁式框架、框支剪力墙和不规则洞口剪力墙等。
二、进行合理的结构布置，提高高层建筑剪力墙的抗震性
高层建筑剪力墙的结构布置是否合理、质量高低等，直接影响着高层建筑物剪力墙的抗震性能。科学、合理的结构布置，是剪力墙结构安全、经济的先决条件。进行结构布置时，主要有两个方面：平面布置和竖向布置。
( 一)合理进行平面布置
一是高层建筑剪力墙结构平面形状应该尽量保障其规则、简单、对称, 具有分布均匀的承载力和刚度，一些不规则的平面形状则不宜采用,以便最大限度地减少扭转对其的影响；二是必须考虑到风压对其的影响，确保其对于纵向荷载和水平荷载具有较强的抗击力。
(二)合理进行竖向布置原则
一是竖向布置应确保墙体造型规则、均匀,尽可能地避免有较大的内收和外挑, 以免使抗侧力结构的承载力和侧向刚度发生突变；二是为了底部大空间需要的剪力墙结构, 底层或底层若干层剪力墙若不落地, 可能会产生刚度突变, 这时，应尽可能地使其它落地剪力墙、筒体或柱的截面尺寸增加一些, 并对相应楼层混凝土等级进行适当地提高，以减少刚度的变化。
三、严格控制结构参数，确保结构布置的合理性
要检验结构布置的是否合理, 需要对结构参数进行严格控制和分析，主要包括位移比、侧向刚度比、周期比、刚重比、层间位移角。
（一）位移比结构参数控制
位移比是指楼层竖向构件的层间位移和最大水平位移与本楼层平均值的比值。一是主要为保障结构布置的规则性, 以避免因为结构布置的不规则性而产生过大的偏心，甚至造成结构出现较大的扭转效应；二是对位移比限制有着明确的规范，这主要是针对刚性楼板而假定作出的。规范指出应充分考虑地震作用对高层建筑的偶然偏心影响,对于A级高度的高层建筑而言，其楼层竖向构件的位移比最好能控制在1.2之内, 最大应控制在1.5以内, 对于B级高度复杂高层及混合高层而言，最好能控制在1.2以内, 最大应控制在1.4以内。
( 二)侧向刚度比参数控制
一是高层建筑剪力墙侧向刚度比参数控制的主要目的是控制结构的竖向规则性；二是高层建筑混凝土结构技术规程( 后称高规)中要求: 包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70% 或者小于其相邻三层侧向刚度平均值的80%, 或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%, 或某楼层竖向抗侧力构件不连续, 其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。
（三）周期比参数控制
一是周期比参数控制主要是控制结构发生扭转效应, 最大限度地增加结构抗击扭转的能力，尽可能地减少扭转对结构的不利影响；二是关键是限制结构扭转为主的第一自振周期T t与平动为主的第一自振周期T1之比。当二者接近时,由于振动耦联的影响, 结构的扭转效应明显增大；三是规范中规定，对于A 级高度高层建筑而言，其周期比应控制在0.9以内, 对于B 级高度高层建筑, 混合高层建筑和复杂高层建筑而言，其周期比应控制在0.85以内；三是如果周期比不符合规范的标准, 设计人员必须使周边构件的刚度得到增加,并对结构中间构件的刚度予以降低处理, 以达到使结构整体抗扭刚度增大的目的。
( 四)刚重比参数控制
一是刚重比参数控制主要是对高层建筑剪力墙结构的稳定性进行控制, 避免结因刚重比失衡而产生滑移甚至倾覆；二是经过无数实践研究证明,仅在竖向重力作用下，高层建筑结构一般不会产生整体失稳，其可能性非常小；三是在水平地震或风荷载的作用下，高层建筑结构稳定设计的主要目的是有效地控制重力荷载，确保因重力荷载而产生的二阶效应在允许的范围内,从而保证高层建筑剪力墙不因二姐效应过大而引起结构的失稳倒塌。
( 五)层间位移角参数控制
一是层间位移角是按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比。层间位移角参数控制的目的是：有效地控制结构的侧向刚度；二是剪力墙结构的层间位移角限值是1 /1000。当高层建筑剪力墙结构层间位移角参数不符合规范的要求时，必须相应地调整剪力墙的数量, 使其层间位移角尽可能地接近处于这个限值；三是结构刚度应控制适度，不能过大, 如果过大的话，会使地震力增大,从成本控制来看，会使成本出现不必要的增加。
四、规范剪力墙结构的计算与配筋，提高高层建筑剪力墙设计质量
在对结构的整体合理性进行计算判断和调整之后, 主要工作就是对结构构件的截面优化、内力和配筋计算。
( 一)剪力墙的计算。
整体墙和小开口整体墙：在水平力的作用下，整体墙类似悬臂柱，可以按照悬臂构件来计算整体墙的截面弯矩和剪力。小开口整体墙，由于洞口的影响，墙肢间应力分布不再是直线，但偏离不大。可以在应力按直线分布计算的基础上加以修正。联肢墙：联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成，可以采用连续化方法或带刚域框架方法近似计算。当简化为带刚域框架时，可以用D值法进行计算。
( 二)边缘构件
在矩形墙两端增加边缘构件不但能较显著的提高墙体的延性, 还能防止剪力墙发生水平剪切滑动, 提高抗剪能力。约束边缘构件纵向钢筋的最小截面面积, 一、二级抗震设计时分别不应小于阴影面积的1.2%和1.0%。非阴影部分为边缘构件和剪力墙之间共有的过渡部分, 这部分的纵筋为剪力墙的竖向分布筋, 但间距应与拉筋配合且不小于剪力墙竖向分布筋间距, 水平筋就是剪力墙的水平分布筋。构造边缘构件纵向钢筋应满足受弯承载力要求且满足根据阴影部分面积计算得出的最小纵筋量的要求。
（三）连梁
抗震时, 连梁是抗震的第一道防线, 剪力墙是第二道防线。连梁由于跨高比小, 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, 刚度减弱, 内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时, 需要对连梁刚度进行折减。但规范规定折减系数不宜小于0.50, 一般设计在0.5- 1.0之间取值。进行刚度折减后仍然出现正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力不够的情况, 可以减小连梁的高度, 使整体刚度减小, 从而减少地震作用的影响。此外增加剪力墙的厚度及提高混凝土的等级也有可能使连梁不超限。
总之，高层建筑剪力墙结构设计直接关系着高层建筑的抗震性、稳定性，作为设计人员应予以高度重视，不断探究高层建筑剪力墙结构设计，更新设计理念，创新设计方法，提高设计质量，以提高高层建筑剪力墙结构的抗震性。