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江苏纬信工程咨询有限公司 江苏南京 210014
【摘 要】剪力墙结构是建筑施工中一种常见的结构设计，这种结构设计方式能够更好的提高建筑物的框架结构的稳定性，通过钢筋混凝土材质的墙体设计来提高建筑物的负荷能力，在某种程度上来说，这种结构设计能够真正的实现对建筑结构水平力的限制，文章针对高层剪力墙结构的优化设计进行探讨。
【关键词】剪力墙结构；设计；高层建筑
引言：
在建筑行业不断发展的过程中，施工企业为了更好的提高自身的经济效益并且完善施工质量，越来越多的采用了剪力墙结构施工设计方式，同时，剪力墙结构设计在施工过程中也能够为人们提供更为优质的建筑环境。本文通过对剪力墙结构设计的分析，来详细说明建立起结构设计在建筑结构设计中的具体应用，希望能够对相关部门提供一些资料参考。
1.高层住宅剪力墙结构布置的原则
高层住宅结构的经济性业主一般采用含钢量来衡量。对剪力墙结构而言，其主要结构构件包括竖向剪力墙及水平楼盖两部分。楼盖部分的梁板布置通常与住宅分隔墙有关，因住宅建筑墙体的布置功能性较强，梁板布置可调整的余地不大，因此对正常住宅设计而言水平楼盖的含钢量是较为固定的。可见，要控制含钢量，关键是竖向构件剪力墙的布置。剪力墙布置的整体原则是：均匀、对称、周边、分散。
对于住宅来说，考虑剪力墙布置，要先考虑建筑物的周边，即在建筑物的角部和四边均匀的布置剪力墙，充分利用建筑外立面的墙体布置成剪力墙，加强外周的剪力墙布置，通常高层住宅剪力墙大多都无法对称布置，但也要使其布置结果是让结构的刚心和质心尽量重合或者接近。通过电算验算的结果可以发现，周边均匀的布置剪力墙对减小结构的扭转效应有明显的结果。
通常在高层住宅楼电梯间均需布置剪力墙，并使之连成筒体。这是因为电梯间处楼板开洞，楼梯间处只有斜板，在这里设置筒体，刚度大，传力效率高，可以很好的保证水平力的传递。在布置这种筒体的时候，要注意多布置外部墙体，内部墙体可适当取消、减厚，相对于筒体外部的墙体来说，内部墙体的结构作用较小，增加用钢量，且设置过多剪力墙容易导致结构刚度产生比较大的偏置。布置的剪力墙墙肢截面，宜多多采用L 型、T 型等非一字型的墙肢截面，在条件允许的情况下，剪力墙翼缘的长度要设置的比墙厚3 倍要长，在施工图设计中，可以避免此处需要按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 第7.1.4 及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 第6.4.6 条的规定按柱的要求来设计剪力墙翼缘的暗柱，可以减少暗柱箍筋及纵筋的用量。应该尽量少采用一字型的墙体，它的稳定性以及抗震性能都不如以上非一字型墙肢截面。
剪力墙布置除了以上布置原则，尚应尽量布置成纵横双向布置的受力体系，两个方向的刚度要尽量接近。对于矩形平面的住宅，可以通过在山墙位置设置比较长的墙体或者厚墙来达到增大横向刚度的目的，从而使横向刚度与长纵向的墙体刚度接近。
在剪力墙初步布置完毕之后，通过分析电算的结果，可以判断剪力墙的数量和布置是否合理，以对结构布置做进一步的调整。首先，可以通过电算输出的位移、周期和配筋结果进行分析，判断风荷载和地震荷载等作用下结构是否满足受力和变形要求。在满足要求的前提下，使得计算位移结果接近规范规定的限值，结构周期在正常的范围以内，墙柱截面的配筋多数是构造配筋为主时，说明剪力墙的数量和布置是比较优化的。
2.高层住宅剪力墙的施工图设计优化
剪力墙合理布置对结构含钢量的具有决定性的关键作用，一个不合理的剪力墙布置再采取什么省钢筋的措施也是不可能收到经济的效果的。在通过计算确定高层住宅剪力墙的合理布置之后，在施工图设计阶段，还可以采用措施来进一步控制工程的含钢量。下面以抗震等级为3 级的一高层住宅剪力墙结构施工图的部分措施为例进行说明：
其一、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 第7.2.15 条的规定，约束边缘构件的体积配箍率，可以计入符合墙身构造要求的墙身水平分布钢筋，计入的墙身水平分布筋的体积配箍率不大于总体积配箍率30% 即可。在施工图设计中，可以充分应用此条规范条文，在约束边缘构件配箍率计算中计入墙身水平筋的体积。举例的住宅工程，约束边缘构件原箍筋配置多为三级钢10@110～10@130，考虑墙身水平筋后，约束边缘构件的箍筋可减少至三级钢10@150，部分减少至三级钢8@140。可以较明显的减少约束边缘构件的箍筋用量。
其二、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 表7.2.16条的规定，以抗震等级为三级的构造边缘构件为例，底部加强部位除计算要求外，最小竖向钢筋用量为0.006Ac（边缘构件截面面积）和6 根12 的较大者，其他非底部加强部位，除计算要求外，最小竖向钢筋用量为0.005Ac（边缘构件截面面积）和4 根12 的较大者，因此，对多数构造边缘构件，在施工图设计中，可充分利用此条，当边缘构件的竖向鋼筋根数底部加强区为多于6 根12、其他部位为多于4 根12 时，可将规范要求外根数的纵筋直径用10 考虑。
其三、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 表7.2.16条的规定，以抗震等级为三级的构造边缘构件为例，底部加强部位除计算要求外，箍筋配置最小量为6@150，其他非底部加强部位除计算要求外，箍筋配置最小量为6@200。在剪力墙施工图设计时，通常构造配筋的构造边缘构件均可按以上最小配箍量直接绘制箍筋。但当结构布置因受到建筑使用功能影响，譬如建筑要求开窗处，窗边剪力墙翼缘的长度小于了剪力墙墙厚的3 倍时，需要按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 第7.1.4 及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 第6.4.6 条的规定按柱的要求来设计剪力墙翼缘的暗柱，此时，暗柱的箍筋就不得小于8×150了。对于此类构造边缘构件，在施工图设计时，可以采用墙肢不同肢分别使用不同的箍筋设置的措施。即在翼缘长度不足3倍墙厚的单侧采用8@150以上的箍筋，在普通墙肢侧，仍采用构造边缘构件的最小箍筋配置。
以上介绍了几种但不是全部施工图可以采用的降低含钢量的措施。在实际工程中可以根据具体情况采用。但如果抛弃高层剪力墙结构的合理布置只片面追求图面钢筋的节省，无异于舍本逐末，不合理的布置，再怎么抠钢筋也是不可能经济的。
3.结论
总的说来，高层住宅剪力墙结构形态各异，不同的工程结构布置完全不同，具有非常大的灵活性。但其设计的核心思想是不变的，做好剪力墙布置和设计的关键是，注重结构的概念设计，从概念出发去布置剪力墙。通过仔细推敲、反复验算，从而得到合适的剪力墙数量和布置。把握了高层住宅剪力墙结构中重中之重的剪力墙布置，就是控制了影响工程经济性的主要因素，就可以达到降低结构的含钢量，取得良好的社会经济效益的目的。
参考文献：
[1]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.
[2]李响.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用浅析[J].房地产导刊，2015（13）
[3]冼锦能.浅谈建筑结构设计中剪力墙墙设计[J].建筑工程技术与设计，2014（16）
【摘 要】剪力墙结构是建筑施工中一种常见的结构设计，这种结构设计方式能够更好的提高建筑物的框架结构的稳定性，通过钢筋混凝土材质的墙体设计来提高建筑物的负荷能力，在某种程度上来说，这种结构设计能够真正的实现对建筑结构水平力的限制，文章针对高层剪力墙结构的优化设计进行探讨。
【关键词】剪力墙结构；设计；高层建筑
引言：
在建筑行业不断发展的过程中，施工企业为了更好的提高自身的经济效益并且完善施工质量，越来越多的采用了剪力墙结构施工设计方式，同时，剪力墙结构设计在施工过程中也能够为人们提供更为优质的建筑环境。本文通过对剪力墙结构设计的分析，来详细说明建立起结构设计在建筑结构设计中的具体应用，希望能够对相关部门提供一些资料参考。
1.高层住宅剪力墙结构布置的原则
高层住宅结构的经济性业主一般采用含钢量来衡量。对剪力墙结构而言，其主要结构构件包括竖向剪力墙及水平楼盖两部分。楼盖部分的梁板布置通常与住宅分隔墙有关，因住宅建筑墙体的布置功能性较强，梁板布置可调整的余地不大，因此对正常住宅设计而言水平楼盖的含钢量是较为固定的。可见，要控制含钢量，关键是竖向构件剪力墙的布置。剪力墙布置的整体原则是：均匀、对称、周边、分散。
对于住宅来说，考虑剪力墙布置，要先考虑建筑物的周边，即在建筑物的角部和四边均匀的布置剪力墙，充分利用建筑外立面的墙体布置成剪力墙，加强外周的剪力墙布置，通常高层住宅剪力墙大多都无法对称布置，但也要使其布置结果是让结构的刚心和质心尽量重合或者接近。通过电算验算的结果可以发现，周边均匀的布置剪力墙对减小结构的扭转效应有明显的结果。
通常在高层住宅楼电梯间均需布置剪力墙，并使之连成筒体。这是因为电梯间处楼板开洞，楼梯间处只有斜板，在这里设置筒体，刚度大，传力效率高，可以很好的保证水平力的传递。在布置这种筒体的时候，要注意多布置外部墙体，内部墙体可适当取消、减厚，相对于筒体外部的墙体来说，内部墙体的结构作用较小，增加用钢量，且设置过多剪力墙容易导致结构刚度产生比较大的偏置。布置的剪力墙墙肢截面，宜多多采用L 型、T 型等非一字型的墙肢截面，在条件允许的情况下，剪力墙翼缘的长度要设置的比墙厚3 倍要长，在施工图设计中，可以避免此处需要按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 第7.1.4 及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 第6.4.6 条的规定按柱的要求来设计剪力墙翼缘的暗柱，可以减少暗柱箍筋及纵筋的用量。应该尽量少采用一字型的墙体，它的稳定性以及抗震性能都不如以上非一字型墙肢截面。
剪力墙布置除了以上布置原则，尚应尽量布置成纵横双向布置的受力体系，两个方向的刚度要尽量接近。对于矩形平面的住宅，可以通过在山墙位置设置比较长的墙体或者厚墙来达到增大横向刚度的目的，从而使横向刚度与长纵向的墙体刚度接近。
在剪力墙初步布置完毕之后，通过分析电算的结果，可以判断剪力墙的数量和布置是否合理，以对结构布置做进一步的调整。首先，可以通过电算输出的位移、周期和配筋结果进行分析，判断风荷载和地震荷载等作用下结构是否满足受力和变形要求。在满足要求的前提下，使得计算位移结果接近规范规定的限值，结构周期在正常的范围以内，墙柱截面的配筋多数是构造配筋为主时，说明剪力墙的数量和布置是比较优化的。
2.高层住宅剪力墙的施工图设计优化
剪力墙合理布置对结构含钢量的具有决定性的关键作用，一个不合理的剪力墙布置再采取什么省钢筋的措施也是不可能收到经济的效果的。在通过计算确定高层住宅剪力墙的合理布置之后，在施工图设计阶段，还可以采用措施来进一步控制工程的含钢量。下面以抗震等级为3 级的一高层住宅剪力墙结构施工图的部分措施为例进行说明：
其一、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 第7.2.15 条的规定，约束边缘构件的体积配箍率，可以计入符合墙身构造要求的墙身水平分布钢筋，计入的墙身水平分布筋的体积配箍率不大于总体积配箍率30% 即可。在施工图设计中，可以充分应用此条规范条文，在约束边缘构件配箍率计算中计入墙身水平筋的体积。举例的住宅工程，约束边缘构件原箍筋配置多为三级钢10@110～10@130，考虑墙身水平筋后，约束边缘构件的箍筋可减少至三级钢10@150，部分减少至三级钢8@140。可以较明显的减少约束边缘构件的箍筋用量。
其二、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 表7.2.16条的规定，以抗震等级为三级的构造边缘构件为例，底部加强部位除计算要求外，最小竖向钢筋用量为0.006Ac（边缘构件截面面积）和6 根12 的较大者，其他非底部加强部位，除计算要求外，最小竖向钢筋用量为0.005Ac（边缘构件截面面积）和4 根12 的较大者，因此，对多数构造边缘构件，在施工图设计中，可充分利用此条，当边缘构件的竖向鋼筋根数底部加强区为多于6 根12、其他部位为多于4 根12 时，可将规范要求外根数的纵筋直径用10 考虑。
其三、根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 表7.2.16条的规定，以抗震等级为三级的构造边缘构件为例，底部加强部位除计算要求外，箍筋配置最小量为6@150，其他非底部加强部位除计算要求外，箍筋配置最小量为6@200。在剪力墙施工图设计时，通常构造配筋的构造边缘构件均可按以上最小配箍量直接绘制箍筋。但当结构布置因受到建筑使用功能影响，譬如建筑要求开窗处，窗边剪力墙翼缘的长度小于了剪力墙墙厚的3 倍时，需要按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2012 第7.1.4 及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 第6.4.6 条的规定按柱的要求来设计剪力墙翼缘的暗柱，此时，暗柱的箍筋就不得小于8×150了。对于此类构造边缘构件，在施工图设计时，可以采用墙肢不同肢分别使用不同的箍筋设置的措施。即在翼缘长度不足3倍墙厚的单侧采用8@150以上的箍筋，在普通墙肢侧，仍采用构造边缘构件的最小箍筋配置。
以上介绍了几种但不是全部施工图可以采用的降低含钢量的措施。在实际工程中可以根据具体情况采用。但如果抛弃高层剪力墙结构的合理布置只片面追求图面钢筋的节省，无异于舍本逐末，不合理的布置，再怎么抠钢筋也是不可能经济的。
3.结论
总的说来，高层住宅剪力墙结构形态各异，不同的工程结构布置完全不同，具有非常大的灵活性。但其设计的核心思想是不变的，做好剪力墙布置和设计的关键是，注重结构的概念设计，从概念出发去布置剪力墙。通过仔细推敲、反复验算，从而得到合适的剪力墙数量和布置。把握了高层住宅剪力墙结构中重中之重的剪力墙布置，就是控制了影响工程经济性的主要因素，就可以达到降低结构的含钢量，取得良好的社会经济效益的目的。
参考文献：
[1]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.
[2]李响.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用浅析[J].房地产导刊，2015（13）
[3]冼锦能.浅谈建筑结构设计中剪力墙墙设计[J].建筑工程技术与设计，2014（16）