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【摘要】

經濟迅速的發展以及建筑施工技術的提高，城市中的高層建筑猶如春筍一般拔地而起。本文中結合了高層建筑的結構設計，詳細概述與分析了高層建筑結構的設計特點，并且指出在高層建筑的結構設計中應該特別注意的細節問題，希望能夠為建筑設計的結構安全性與經濟性以及可靠性提供保障。由于剪力墻這一結構整體性好、剛度大等優點在高層建筑當中被廣泛地應用，本文通過實踐經驗，總結高層建筑中剪力墻這一結構設計施工的要點，對建筑水平和建筑質量的提高有很重大的意義。

【關鍵詞】

高層建筑；設計結構；特點；剪力墻

引言

進入經濟的高速發展時期，我國城鎮化腳步加快，高層建筑的規模和數量隨之不斷增加。作為一名高層建筑的設計者，有必要充分掌握其結構設計及剪力墻設計的特點。高層建筑中的剪力墻結構同低層的建筑物相比較而言，受力情況更加復雜。因此在設計施工過程當中，設計者與施工者都要認真對待。要想建成一棟好的建筑，建筑工作人員必須以建筑結構特點和剪力墻的具體情況為依據進行建設施工，做到真正提升建筑施工水平。本文結合某高層建筑的結構設計為例，分析了高層建筑在結構中的設計特點，并且總結了剪力墻的設計要點。

1工程實例

某個住宅小區建筑工程2#，住宅樓有23層，建筑物高68.78m，其主要采用的是剪力墻結構來承受建筑物本身的水平、垂直荷載力，并且采取剛性的結構體系用以承受水平側力。設計使用的期限是50年，抗震水平按照Ⅶ度來防震。

2高層建筑的結構設計特征

2.1高層建筑結構設計的決定性因素———水平荷載

水平荷載指的是物體受到的水平方向的作用力，作用于建筑的工程結構中，會使得工程結構發生內力變形。建筑的自重以及露面如果使用荷載則在豎構件當中會引起軸力和彎矩，而它的數值僅僅與建筑的高度成一次方正比。對于一棟特定的高層建筑來說，雖說豎向的荷載基本是定值，并且會對整體的結構設計產生重大影響，但是水平荷載對高層建筑結構所有的傾覆力矩以及對豎構件所產生的軸力，與建筑的高度成二次方正比。因而，水平荷載是高層建筑的結構設計的決定性因素之一。

2.2更高的抗震要求

當前，我國許多建筑基本的抗震基準為“小震不壞”、“大震不倒”。在結構設計過程中，除了要合理設計風荷載和豎向荷載的正常使用指標外，還應該充分考慮設計概念、構造措施及抗震驗算這三個方面，通過各種措施來達到減震的效果。當前，盡管理論上的計算分析手段及原則得到不斷地完善，但是由于地震本身所具有的未知性及復雜性常常會使得理論分析計算的結果同實際出現偏差。當高層建筑結構進行到彈塑性階段，會產生局部結構出現開裂的現象，對建筑的整體結構產生嚴重的破壞，使用常規的計算原理及方法不足以準確計算分析出符合實際情況的數值。因而，高層建筑在設計結構時對于抗震的要求也越來越高。

3建筑結構中設計重點的控制指標———側移與軸向變形

在建筑設計過程當中所不能忽視的便是結構側移問題。建筑物層數的不斷增加，建筑物的高度也隨之不斷增加，建筑物在水平方向上的側移也會越來越大。所以，在近處高層建筑設計時，必須充分考慮建筑側移的因素，并且將其控制在合理范圍以內，保證建筑的穩定和安全。高層建筑屬相經常處在很大的一個數值，如此大的負載很可能會導致建筑柱體發生很大的變形，從而使得梁支座負彎矩的數值會變得更小，而端支座負彎矩及跨中正彎矩的數值則隨其漸漸變大，這一系列的變化將會對構件長度及連續性的梁彎矩產生一定影響。如果高層建筑采用剪力墻結構這一框架，框架邊柱的軸壓應力一般會比中柱小，變形的程度也會小于中柱。當建筑到達一定高度的時候，軸向變形的數值會變大，若不控制好會對建筑的未來帶來不良影響。所以，建筑在施工時，進行施工的工作人員必須依據建筑軸向變形的數值相應調整建筑的下料。此外，施工的工作人員也須注意構件及側移的影響，還要充分考慮建筑的豎向變形影響以確保建筑的質量安全。

4剪力墻結構的布置要點與設計分析

4.1剪力墻的布置要點

（1）剪力墻的布置。

在高層建筑中需要沿著主軸方向雙向進行布置，使之形成一種空間結構。在設計抗震性能是應避免剪力墻呈單向布置，并且使雙向的剛度盡量接近。通常來說，剪力墻的平面布置需要遵循幾點原則，即對稱、均勻及周邊，且數量適中。如果剪力墻的配置比較少，會使建筑結構抗側向的剛度不夠；但是如果剪力墻配置過多，則不能充分有效地利用墻體，使得抗側向的剛度變大，從而制約了建筑的整體結構與性能，也是對制造成本的浪費。

（2）墻肢截面的布置。

在布置墻肢截面時，盡量以勻稱規則、簡單適用為標準。其豎向剛度做到適中，門窗需成列布置，保證其上下對齊，形成比較清晰的墻肢。在洞口布置時，要避免墻肢剛度的偏差所產生洞口不規則的問題，甚至出現錯洞。如若出現上述情況，可以根據彈性面的有限元方法對應力進行分析，按照分析結構進行設計與校對。

4.2剪力墻的設計分析

在高層建筑中剪力墻是最為常見的設計結構之一，其擁有抵抗力大、承載能力強及用鋼量少等這些特點，被廣泛應用在高層住宅樓或旅館當中。在具體設計過程中，居室及客房的空間都比較小，所以施工工作人員要用墻面分割空間。這些用于分割空間的墻面多是采用現澆剪力墻技術，能夠實現較的經濟性與實用性。

（1）配筋設計。

剪力墻水平布筋可以有效預防墻體出現裂縫造成剪切的破壞，還可以阻擋溫度對于混凝土產生的影響。在進行配筋設計時，對建筑連梁和比較敏感的墻面一定要適當地增加配筋的數量。對于長度較短且高度較低的建筑，則可以適當減少配筋數量。剪力墻垂直布筋的主要作用是抗彎曲，在多層剪力墻結構中的配筋通常為除去墻面邊緣的鋼筋。在鋼筋配置中，豎直方向墻體配筋的保障間距不能大于300mm。豎直方向上鋼筋如果太多會使得墻體抗彎曲能力大于抗剪能力，如此對建筑物的抗震是極其不利的。

（2）邊緣設計。

通常來說，槽型截面的剪力墻結構沿性比之矩形截面的要強。在進行設計計算時，設計者可以適當增加墻體的截面邊緣約束力，做到有效提高墻體結構延性、剪力墻水平剪力作用與抗剪的能力。此外，在進行建造設計時，需要在墻端位置安置暗裝，并規范其截面數據，以防發生建筑問題。

（3）墻面設計。

由于剪力墻的結構剛度較大，且其受溫度的影響也較多，因此對建筑的樓面和屋面的影響也較大。有時比較長的剪力墻會發生變形甚至出現裂縫等現象。這主要是因為剪力墻的結構相對復雜，混凝土產生變形，且由于建筑施工條件難以掌控，容易發生墻體所受的拉應力不足，最終導致發生建筑問題。由于剪力墻結構比較復雜，當墻體產生裂縫時比較難處理，因此產生的不良影響也相對比較大。目前，由于市場需求，大部分建筑工程為了趕工而加班加點，如此的速度導致建筑質量的下降是必然的。在施工過程中，使用混凝土的量較大，加之強度的提高會使拉應力變大，導致了裂縫的出現。此外，在建筑施工過程中要采取泵送施工時，必須增加水泥使用量，以求減少粗等骨料及骨料粒徑的含量。混凝土配比及送料過程如果處理不好，會大大增加結構的收縮，這樣建筑很容易產生裂縫。所以，在設計剪力墻時，一定要重視建設施工過程，避免建筑問題的發生。

5結束語

高層建筑的施工過程中，相關工作人員必須深刻地了解建筑結構設計的特點，科學設計剪力墻，確保設計的合理性和建筑質量。

參考文獻

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[3]夏卓文.高層建筑結構設計特點與剪力墻設計[J].住宅科技，2007（02）：29~32.

作者：徐力 單位：廣州寶賢華瀚建筑工程設計有限公司南昌分公司