高层住宅结构剪力墙优化设计探讨

高层住宅结构剪力墙优化设计探讨

李德川

广东博意建筑设计院有限公司重庆分公司，重庆 400020

摘要：近年来，经济快速发展，人们生活水平不断提高，建筑工程行业的发展较为迅速，而受到建筑土地面积限制、住房需求增加的影响，高层住宅建筑越来越多地出现在人们面前。高层建筑工程建设其结构的稳定性非常重要，在建筑结构设计中，剪力墙结构的应用较为广泛，对于提高高层建筑整体结构的稳定性有很好的帮助，鉴于此，对高层住宅建筑结构设计中剪力墙结构的应用进行了相关分析，以供参考。

关键词：高层住宅；结构；剪力墙；优化设计

引言

住宅是指专供人们居住的房屋，包括宿舍、公寓、小区等多种类型，在城市化的发展中，住宅建筑的类型也有着不同程度的变化，城市中的小区逐渐朝着高层的方向发展，并且也从传统的南北朝向逐渐向多元化发展，住宅建筑在施工中有一定的标准，它采用的是因地制宜的方式，既要符合城市的规划需求，又要保障居民生活的基本条件，可以有效地提高土地的利用率。另一方面来说，住宅建筑施工应该符合无障碍设计的原则，并且选择符合质量要求的材料与设备。在当前社会来说，越来越多的新技术、新工艺被应用到施工过程中，需要有关人员加强程序审核工作。框架剪力墙结构是住宅建筑施工中的关键内容，它可以满足不同建筑的使用功能，具有一定的灵活性。

1高层住宅结构剪力墙设计基本原则

①保证合理的经济成本，实际工程设计过程中，必须采取合理的结构，减少不必要的成本浪费。例如剪力墙设计应尽可能处于水平或垂直平面，减少突起、拐弯等情况，建筑平面的长度和宽度也应在合理的范围内，降低施工困难度，从而降低施工成本。不规则、不规范的剪力墙设计不仅会增加施工成本，也会带来质量检测成本的提高，建筑后续的优化和修缮措施成本也会显著增多。因此，控制经济成本是结构剪力墙设计的原则之一，标准化规范化设计是保证合理经济成本的关键。②抗风抗震动能力达标，对高层住宅最基本的要求是其安全性，即需要保证在大风、地震等情况下住宅的稳定性达到标准化要求，只有抗风、抗震动能力达标才能保证居住人员的生命安全。首先需要保证剪力墙的抗侧移能力，通常用施加的水平压力与造成的水平位移之比来衡量，抗侧移能力越强，结构稳定性越强；其次需要保证剪力墙的抗扭转效应能力，扭转效应是指由于平面分布不规则导致的楼层最大层间位移大于楼体两端的层间水位移，如果剪力墙结构抗扭转效应能力弱会导致地震来临时楼体出现明显扭转，造成巨大的安全隐患。

2高层住宅结构剪力墙优化设计探讨

2.1墙肢的平面设计

在建筑结构设计中应用剪力墙结构包括多方面的内容，其中最基本的就是墙肢的平面设计。为保证剪力墙结构的建设质量，在对墙肢平面进行设计时，设计人员应结合建筑结构平面的功能需求，对其进行科学的设计，使结构的稳定性得到保证，这样才能更好地抗震、抗风力。①墙肢平面的设计需保证结构的质量中心和刚度中心都在标准的范围内，尽可能使楼层之间的位移比减小，使结构的坚固性得到有效的提高。②墙肢的平面设计需保证是双向的，如果是单向，结构的抗震性就会受到限制，而且结构的稳固性也较差，双向设计墙肢平面，结构才会进一步稳固。③由于是高层住宅建筑结构设计，在剪力墙的墙肢平面设计中，需使剪力墙之间保持对齐排列的状态，结构之间形成整体的抗风抗震水平体系，使结构的效果得到更充分的发挥。

2.2布置钢筋混凝土剪力墙板

在早期高层建筑工程中，普遍产生框架剪力滞后现象，且高层稳定性能与抵抗力刚度较差，在高层建筑遭受地震能量冲击时，易出现结构侧向过度位移现象，产生安全隐患。针对这一问题，可选择在高层布置若干数量钢筋混凝土剪力墙板构件，即可有效解决框架结构剪力滞后问题，有效改善结构抵抗刚度与整体性能，抑制高层框剪结构侧向位移，往往选择将钢筋混凝土剪力墙板以X型或K型进行布置。但是，在采取这项设计措施时，所布置钢筋混凝土剪力墙板结构的延性有所不足，可选择在墙板上预留十字开口，将其作为结构薄弱环节，这将起到改善钢筋混凝土剪力墙板延性、形成耗能墙板的作用，减小地震能量对高层框剪结构造成的冲击破坏影响。

2.3施工放线技术

施工放线技术是框架剪力墙中的基础工程，它是构件定位之前的检查工作，是提高工程质量的有效措施。针对住宅建筑中的框架剪力墙结构来说，需要在建筑物定位桩设定后，由专业的工作人员进行相应的测量，对建筑物的轴线桩进行测量，根据施工平面图等进行放线工作，在经纬仪等工具的辅助下完成基础工程工作，由现场的工作人员进行具体的判断。施工放线技术在框架剪力墙中有着非常重要的作用，它与建筑物最终的质量有着非常密切的关系，工作人员需要严格按照规范进行操作，遵守先整体后局部的放线原则，加强在放线测量过程中的自检和互检工作。施工放线过程中的测量仪器也必须按照规定进行检测，保证它的精确性，经过专业机构鉴定后方可进入到测量过程，仔细审查施工过程中的放线依据。测量工作开始之前，必须与总承包方取得联系，与土建单位确认3项基准数值，由总包方移交控制网点等测量情况。另外，施工放线中还应该及时控制分配误差，避免误差的累积，测量结构要随时记录，并且做到有据可查。

2.4边缘构件的设计

剪力墙结构的变形问题与边缘构件的设计有较大的联系，为能使剪力墙结构在建筑结构中更好地发挥作用，结构设计过程中，需掌握边缘构件的设计要求及设计技巧。由于剪力墙结构的种类不同，在墙面开口的两侧和墙体的两端都需设计相应的边缘构件，以便使剪力墙结构的抗变形能力得到加强，这样结构抗震、抗风就有很好的效果。在开展设计工作时，对建筑结构抗震性的不同、墙肢轴压比的不同等进行细致研究，然后设计相应的边缘构件。通常使用较多的是构造型和约束型的边缘构件，高层建筑结构设计按照具体的工程要求，需设计符合实际情况的边缘构件，对其配筋和尺寸进行科学确定。

2.5框架及抗震端设计要点

在框架设计环节，对相关工程信息进行综合分析，如连梁跨高比、刚度与纵面墙长度，在其基础上准确评估框架设计性。同时，在建筑墙体遭受地震能量影响时产生较大剪切变形量时，应将长墙体分为若干节段，将墙体高度控制为墙宽2倍左右，在两端设置边缘约束装置，以此起到抑制剪切变形量、预防剪切破坏问题出现的作用。在抗震端设计环节，将抗震端与框肢墙二者的截面高度差值控制在较小范围内，并对抗震端底部情况进行检查评估。如若抗震端底部存在漏洞，可选择使用高强度混凝土对漏洞进行修补处理，禁止空开漏洞。

结语

总而言之，在如今的社会环境下，我国城市不断发展建设，可使用土地资源面积逐渐减小，住宅建筑工程的建设主要以高层为主，而这样的建筑工程对结构整体的稳定安全性有更加严格的要求，需在结构设计时充分的考量。在住宅建筑施工中，框架剪力墙结构是其中的常见结构，它的布置比较灵活，而且空间利用率较大，综合了框架和剪力墙结构的优点，剪力墙结构由于其自身的优势特点，在高层建筑结构设计中得到了较为广泛的应用，在结构设计的过程中，需对设计的要点和设计的内容进行合理的规划，使剪力墙结构能在整体的建筑结构中得到良好的作用体现，保证建筑结构的质量。

参考文献

[1]钟迅.剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用论述[J].建材与装饰，2017（15）：102–103.

[2]郑鹏.剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用论述[J].科技创新与应用，2017（3）：248.

[3]王振宏.剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰，2018（10）：104–105.