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摘要：剪力墙结构具有结构刚度大、整体性好、用钢量省等优点，已被广泛运用于高层建筑的结构设计中，为使其在实际使用中发挥更好的优势，本文基于一个高层建筑剪力墙结构的实例，对剪力墙的结构设计进行探讨，提出与结构设计相关的注意事项和参考、改进意见。
关键词：高层结构；剪力墙结构；结构设计
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
工程概况
本工程位于海南省澄迈县老城经济开发区盈滨半岛，地面以上17层，地下1层，±0.000相对于绝对标高8.90米，建筑总长度为71.8米，总高度为20.4米和52.7米，计算长宽比为3.5，高宽比为2.6，为剪力墙结构。剪力墙主要承受建筑物全部的垂直荷载和水平荷载，在平面内有较大的抗侧刚度，属于刚性结构体系，能够抵抗较大的水平侧力。在水平力的作用下，剪力墙可看做底部固接的悬臂梁构件，主要产生“弯曲形”变形，在高层，较高抗震烈度地区应用广泛。
建筑剪力墙结构的常见问题
剪力墙在高层建筑中较为常见，虽然该种结构具有主体刚度大、整体性好、抗侧力好等优点，但也存在一些问题，主要有四点：（1）剪力墙的抗侧刚度大，地震效应较大时，会增加基础和上部结构的成本；（2）过多的混凝土墙体既增加了建筑主体的自重，又对建筑平面功能造成影响；（3）依据构造配筋的要求，配筋率相对较低，结构延性较差；（4）由于墙肢结构的轴压比较低，墙肢的承载能力无法得到充分发挥。
在高层建筑剪力墙结构设计中，我们一方面要保证剪力墙结构具有足够的抗侧能力，另一方面也要提高对成本优化的重视程度。
高层建筑剪力墙结构设计的探讨
3.1结构方案的确定
依据建筑设计方案，本工程确定为剪力墙结构，上部标准层为住宅。本工程建筑抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为一组，建筑场地类别为二类，设计基本地震加速度为0.20g，基本风压（50年一遇）为0.75kN/㎡，地面粗糙度为A类，结构设计合理使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为二级，主楼地基基础设计等级为甲级。
标准层结构平面如图1所示，可见，该建筑体型对住宅平面布置有利，对底部公共建筑设施也易于布置，经反复分析和试算，最终确定采用剪力墙结构体系。如图1可知，剪力墙主要沿主轴方向布置，对一般的矩型、L形、T形等平面沿两个轴线方向布置，在剪力墙的布置时，应尽量避免单向有墙的情况，内、外剪力墙尽量拉通、对直。为充分发挥剪力墙抗侧力构件的作用，可考虑增大结构的可利用空间，墙间距适宜，侧向刚度不宜过大，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转。
图1 本工程标准层结构平面布置
剪力墙的洞口大小、位置以及数量对高层建筑剪力墙的受力影响很大，剪力墙上的门窗洞口宜上下对齐，明确墙肢和连梁的位置，且刚度相差不大，应避免三个以上的洞口集中于同一个十字交叉墙附近。另外，由于剪力墙中的连梁刚度较弱，不宜将楼面主梁支承载在连梁上。本工程总长度为71.8米，超过高层建筑结构伸缩缝的45米的要求，采取中间设后浇带减少温度应力和混凝土收缩应力。3.2 结构计算要点本工程剪力墙结构的内力与位移计算主要采用电算，对结构进行分析和计算，设计主要荷载取值见表1。
表1 楼、地面活荷载以及主要设备控制荷载标准值（kN/㎡）
各工况下最大层间位移角如下。
工况1X 方向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1010
工况2X 双向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1005
工况3X+ 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1001
工况4X- 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1003
工况5Y 方向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1013
工况6Y 双向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1015
工况7Y+ 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1001
工况8Y- 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1002
工况9X 方向风荷载作用下的楼层最大位移：1/ 4191
工况10Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移：1/ 1327
考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数为：
其中，地震作用最大的方向 = -0.176 (度)。对剪力墙结构中跨高比较大的与柱墙相接梁以及某些连梁，该梁的重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更加明显，此时需慎重考虑梁刚度的折减，以控制正常使用时梁裂纹的发生和发展。另外，高层建筑楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻点层侧向刚度平均值的80%。
总之，各项结果均应在正常范围之内，既满足规范要求，又符合以下三点规律：（1）柱、剪力墙的轴力设计值均为压力；（2）柱、剪力墙基本为构造配筋：（3）梁基本无超筋，剪力墙、连梁均满足界面抗剪扭的要求。
3.3 地基基础依据海南赣龙岩土工程勘察院提供的《海南高发蓝湾半岛岩土工程勘察报告》，本工程为天然地基基础，基础形式为平板式筏基，地基的持力层为中砂层，压缩模量为5.48，地基承载力特征值为190Kpa。本工程的基础布置图如图2所示。剪力墙下的平板式筏基不需要进行冲切验算，只要进行抗剪计算即可。
图2 本工程的基础布置
3.4 构造要求
本工程在构造设计上，根据《高规》规定，还应在结构设计时采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墙墙体水平钢筋放在外侧；（2）除人防墙体及注明者外，剪力墙墙体钢筋网之间设直径8@600x600拉筋；（3）连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋（腰筋）；除特殊标注外，连梁腰筋按墙体水平筋拉通；（4）除注明外，剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。当墙或墙的一个墙肢全长按暗柱设计时，则此墙或墙肢不再设墙体水平筋，配置暗柱箍筋即可；（5）楼板内设备预埋管上方无板上部钢筋时，沿预埋管走向设置板面附加钢筋网带，钢筋网带取直径6@150x200，最外排预埋钢管中心至钢丝网带边缘水平距离150；（6）须封堵的给排水等设备管井，板内钢筋不截断，管道安装完毕后用C25混凝土封闭；（7）当电梯基坑未落在结构底板（或基础）上，且基坑板下未设置实心柱墩延伸到结构底板（或基础）时，基坑厚度应不小于250mm；对于落地导轨，其每处支撑点各设置300x300x250（厚）的C30钢筋混凝土垫块，罩面钢筋网直径12@100x100且往下弯折至基坑板顶面；（8）当填充墙长度大于 3m 时，沿墙长度方向应设置构造柱。支承在悬臂梁和悬臂板上的墙体，墙端及外墙应设置构造柱。墙长超过8m或层高2倍时，应在填充墙长度中部位置、以及两端无钢筋混凝土柱（墙）处设置钢筋混凝土构造柱，且构造柱的间距不大于 3m。在宽度大于2m的洞口两侧、重型门（厂房门、车库门）及宽度大于1.5m的安全门和防火门的两侧墙支的端部，应设置构造柱；（9）梁上部纵向钢筋水平方向的净距，不应小于30和1.5d（d为较大钢筋直径）；下部纵向钢筋水平方向的净距不应小于25和d。下部纵向钢筋多于两层时，两层以上钢筋的水平中距比下面两层的中距离增大一倍。各层钢筋之间的竖向净间距取25和 d之中的较大值；（10）当上部墙柱伸入地面与土体接触、或其中一段墙柱临水时，无论其外表面是否设置了建筑防水层，墙柱迎水面、接触土体面的纵筋保护层应按上部结构的保护层厚度增加 30（墙）、20（柱）。
总之，高层建筑剪力墙结构设计的主旨是发挥这种结构刚度大、美观等特点，且又能解决高层建筑成本等问题。本文对一个建筑剪力墙结构实例进行分析，对剪力墙结构设计的方案、计算以及构造等程序进行探讨，以期为今后的高层建筑剪力墙结构设计提供参考依据。
结语
随着建筑不断的复杂化以及建筑高度的不断提升，剪力墻结构成为了现代建筑结构设计中较为常用的结构类型之一，其被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中。文章通过结合高层结构设计实例，借此探讨了剪力墙结构设计的基本要求、布置原则等，同时提出高层建筑混凝土剪力墙设计的相关要点，为同行提供实例借鉴。
参考文献：
黄剑锋．高层建筑混凝土剪力墙设计要点 [J]．黑龙江科技信息，2013，（02）：95-182.
程文瀼．高层剪力墙设计和计算中的一些问题 [J]．南京工学院学报，2012，（01）：30-31.
赵海峰．钢筋混凝土剪力墙设计中需注意的问题 [J]．内蒙古石油化工，2011，（05）：28-34.
关键词：高层结构；剪力墙结构；结构设计
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
工程概况
本工程位于海南省澄迈县老城经济开发区盈滨半岛，地面以上17层，地下1层，±0.000相对于绝对标高8.90米，建筑总长度为71.8米，总高度为20.4米和52.7米，计算长宽比为3.5，高宽比为2.6，为剪力墙结构。剪力墙主要承受建筑物全部的垂直荷载和水平荷载，在平面内有较大的抗侧刚度，属于刚性结构体系，能够抵抗较大的水平侧力。在水平力的作用下，剪力墙可看做底部固接的悬臂梁构件，主要产生“弯曲形”变形，在高层，较高抗震烈度地区应用广泛。
建筑剪力墙结构的常见问题
剪力墙在高层建筑中较为常见，虽然该种结构具有主体刚度大、整体性好、抗侧力好等优点，但也存在一些问题，主要有四点：（1）剪力墙的抗侧刚度大，地震效应较大时，会增加基础和上部结构的成本；（2）过多的混凝土墙体既增加了建筑主体的自重，又对建筑平面功能造成影响；（3）依据构造配筋的要求，配筋率相对较低，结构延性较差；（4）由于墙肢结构的轴压比较低，墙肢的承载能力无法得到充分发挥。
在高层建筑剪力墙结构设计中，我们一方面要保证剪力墙结构具有足够的抗侧能力，另一方面也要提高对成本优化的重视程度。
高层建筑剪力墙结构设计的探讨
3.1结构方案的确定
依据建筑设计方案，本工程确定为剪力墙结构，上部标准层为住宅。本工程建筑抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为一组，建筑场地类别为二类，设计基本地震加速度为0.20g，基本风压（50年一遇）为0.75kN/㎡，地面粗糙度为A类，结构设计合理使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为二级，主楼地基基础设计等级为甲级。
标准层结构平面如图1所示，可见，该建筑体型对住宅平面布置有利，对底部公共建筑设施也易于布置，经反复分析和试算，最终确定采用剪力墙结构体系。如图1可知，剪力墙主要沿主轴方向布置，对一般的矩型、L形、T形等平面沿两个轴线方向布置，在剪力墙的布置时，应尽量避免单向有墙的情况，内、外剪力墙尽量拉通、对直。为充分发挥剪力墙抗侧力构件的作用，可考虑增大结构的可利用空间，墙间距适宜，侧向刚度不宜过大，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转。
图1 本工程标准层结构平面布置
剪力墙的洞口大小、位置以及数量对高层建筑剪力墙的受力影响很大，剪力墙上的门窗洞口宜上下对齐，明确墙肢和连梁的位置，且刚度相差不大，应避免三个以上的洞口集中于同一个十字交叉墙附近。另外，由于剪力墙中的连梁刚度较弱，不宜将楼面主梁支承载在连梁上。本工程总长度为71.8米，超过高层建筑结构伸缩缝的45米的要求，采取中间设后浇带减少温度应力和混凝土收缩应力。3.2 结构计算要点本工程剪力墙结构的内力与位移计算主要采用电算，对结构进行分析和计算，设计主要荷载取值见表1。
表1 楼、地面活荷载以及主要设备控制荷载标准值（kN/㎡）
各工况下最大层间位移角如下。
工况1X 方向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1010
工况2X 双向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1005
工况3X+ 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1001
工况4X- 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1003
工况5Y 方向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1013
工况6Y 双向地震作用下的楼层最大位移：1/ 1015
工况7Y+ 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1001
工况8Y- 偶然偏心地震作用下的楼层最大位移：1/ 1002
工况9X 方向风荷载作用下的楼层最大位移：1/ 4191
工况10Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移：1/ 1327
考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数为：
其中，地震作用最大的方向 = -0.176 (度)。对剪力墙结构中跨高比较大的与柱墙相接梁以及某些连梁，该梁的重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更加明显，此时需慎重考虑梁刚度的折减，以控制正常使用时梁裂纹的发生和发展。另外，高层建筑楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻点层侧向刚度平均值的80%。
总之，各项结果均应在正常范围之内，既满足规范要求，又符合以下三点规律：（1）柱、剪力墙的轴力设计值均为压力；（2）柱、剪力墙基本为构造配筋：（3）梁基本无超筋，剪力墙、连梁均满足界面抗剪扭的要求。
3.3 地基基础依据海南赣龙岩土工程勘察院提供的《海南高发蓝湾半岛岩土工程勘察报告》，本工程为天然地基基础，基础形式为平板式筏基，地基的持力层为中砂层，压缩模量为5.48，地基承载力特征值为190Kpa。本工程的基础布置图如图2所示。剪力墙下的平板式筏基不需要进行冲切验算，只要进行抗剪计算即可。
图2 本工程的基础布置
3.4 构造要求
本工程在构造设计上，根据《高规》规定，还应在结构设计时采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墙墙体水平钢筋放在外侧；（2）除人防墙体及注明者外，剪力墙墙体钢筋网之间设直径8@600x600拉筋；（3）连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋（腰筋）；除特殊标注外，连梁腰筋按墙体水平筋拉通；（4）除注明外，剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。当墙或墙的一个墙肢全长按暗柱设计时，则此墙或墙肢不再设墙体水平筋，配置暗柱箍筋即可；（5）楼板内设备预埋管上方无板上部钢筋时，沿预埋管走向设置板面附加钢筋网带，钢筋网带取直径6@150x200，最外排预埋钢管中心至钢丝网带边缘水平距离150；（6）须封堵的给排水等设备管井，板内钢筋不截断，管道安装完毕后用C25混凝土封闭；（7）当电梯基坑未落在结构底板（或基础）上，且基坑板下未设置实心柱墩延伸到结构底板（或基础）时，基坑厚度应不小于250mm；对于落地导轨，其每处支撑点各设置300x300x250（厚）的C30钢筋混凝土垫块，罩面钢筋网直径12@100x100且往下弯折至基坑板顶面；（8）当填充墙长度大于 3m 时，沿墙长度方向应设置构造柱。支承在悬臂梁和悬臂板上的墙体，墙端及外墙应设置构造柱。墙长超过8m或层高2倍时，应在填充墙长度中部位置、以及两端无钢筋混凝土柱（墙）处设置钢筋混凝土构造柱，且构造柱的间距不大于 3m。在宽度大于2m的洞口两侧、重型门（厂房门、车库门）及宽度大于1.5m的安全门和防火门的两侧墙支的端部，应设置构造柱；（9）梁上部纵向钢筋水平方向的净距，不应小于30和1.5d（d为较大钢筋直径）；下部纵向钢筋水平方向的净距不应小于25和d。下部纵向钢筋多于两层时，两层以上钢筋的水平中距比下面两层的中距离增大一倍。各层钢筋之间的竖向净间距取25和 d之中的较大值；（10）当上部墙柱伸入地面与土体接触、或其中一段墙柱临水时，无论其外表面是否设置了建筑防水层，墙柱迎水面、接触土体面的纵筋保护层应按上部结构的保护层厚度增加 30（墙）、20（柱）。
总之，高层建筑剪力墙结构设计的主旨是发挥这种结构刚度大、美观等特点，且又能解决高层建筑成本等问题。本文对一个建筑剪力墙结构实例进行分析，对剪力墙结构设计的方案、计算以及构造等程序进行探讨，以期为今后的高层建筑剪力墙结构设计提供参考依据。
结语
随着建筑不断的复杂化以及建筑高度的不断提升，剪力墻结构成为了现代建筑结构设计中较为常用的结构类型之一，其被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中。文章通过结合高层结构设计实例，借此探讨了剪力墙结构设计的基本要求、布置原则等，同时提出高层建筑混凝土剪力墙设计的相关要点，为同行提供实例借鉴。
参考文献：
黄剑锋．高层建筑混凝土剪力墙设计要点 [J]．黑龙江科技信息，2013，（02）：95-182.
程文瀼．高层剪力墙设计和计算中的一些问题 [J]．南京工学院学报，2012，（01）：30-31.
赵海峰．钢筋混凝土剪力墙设计中需注意的问题 [J]．内蒙古石油化工，2011，（05）：28-34.