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摘要：剪力墙结构是高层建筑的抗震结构，由钢筋混凝土制成，其质量表现将决定高层建筑整体质量，说明其具有重要地位，为了保障剪力墙结构质量达标，需要结合实际情况，进行结构设计工作。对此文章将分析高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计。
关键词：高层建筑；钢筋混凝土；剪力墙结构
高层建筑上部与地基应力的连接较弱，所以当建筑受到外部冲击时，上部结构会发生较大的晃动，同时会承受风力载荷，所以上部结构很容易坍塌，对于居住在上部结构的人来说将面临更大的危险，即假设高层建筑遭受地震，其上部结构塌陷速度、塌陷程度都远超下部结构，因此高层建筑的抗震性必须满足规范要求。而为了使高层建筑抗震性达标，就必须做好剪力墙结构设计工作，对其力学结构、性能进行把控。
1剪力墙结构受力特征
剪力墙结构在整体上由横向、纵向剪力墙以及楼盖组成，其在遭受外力时，两个剪力墙组成部分在内外都会表现出极大的刚度，相应墙基位移程度很小，说明剪力墙结构在受力条件下具有高抗性特征。剪力墙的受力特征具有强大的适应性，即其面对各种强大且无规则的外力影响时，上部结构会随着外力方向来变化，尽可能保障自身墙基的稳定性，所以剪力墙结构面对风力载荷以及地震外力时，可以有效抵抗外力影响，且尽可能地延长结构塌陷时间，尤其在楼梯间设置筒子形剪力墙，从而给高层人员逃生提供更多的时间。此外，剪力墙结构无论设计细节如何调整，其都需要遵循紧凑结构的原则，图1为某小区34层高层建筑剪力墙结构平面布置图，图1中可见剪力墙结构非常紧凑，并且在交通核附近设置较多剪力墙结构，俗称“避难岛”方便人员进行逃生。
2剪力墙结构设计原则
2.1抗震原则要求
抗震水平是评估高层建筑质量的核心指标，而剪力墙结构就是决定抗震水平的主要因素，所以在设计当中，必须保障剪力墙结构的抗震性表现达标。具体来说，根据国家规范要求，高层建筑抗震水平必须超过地区抗震等级一级，因为地震等级无法被控制，且存在明显动态性，所以这一要求可以起到“防患于未然”的作用，而剪力墙结构抗震性由其钢筋混凝土墙板、抗弯性等组成，即剪力墙结构当中，其主要采用钢筋混凝土墙板来替代常规建筑的梁柱，可以有效承载因外力带来的内部应力，而抗弯性也与常规建筑不同，其需要相对减弱，实现高适应力[2]。
2.2质量原则要求
剪力墙结构作为抗震结构，其本身力学结构与性能指标是十分严谨的，不能出现太多误差，而这些要求是评估剪力墙结构本身质量的重要指标，在设计工作当中必须遵循。具体来说，剪力墙结构的质量由材料质量、工艺来决定，对此设计人员要依照抗震设计要求，对材料质量、工艺指标进行选择与设定。
3剪力墙结构设计要点
3.1水平荷载
在设计工作当中，为了保障剪力墙结构水平载荷达标，要先设计初步结构图像，相应依照自重和其他竖向荷载的关系，进行比值计算，根据计算结果可以看到剪力墙整体结构当中的力学结构分布，相应推断出当前设计结构中的水平荷载是否平衡且达标。
3.2轴向变形
在高层建筑的应用当中，其剪力墙结构的竖向自重是产生荷载的重要因素，自重越大则荷载越大。在此条件下，当剪力墙结构竖向自重过于大，就会给下方地面造成巨大压力，这种压力或许不会直接导致地面塌陷，但很容易引起轴向变形现象，当发生此类现象时，则说明地面承载能力在衰减，同时会使得剪力墙结构倾斜，可能引起墙体裂缝问题，所以在设计工作当中，必须严格控制竖向自重，避免轴向变形的问题。
3.3结构延性
结构延性是组成剪力墙结构抗震性的重要因素，即因为地震的破坏力极其强大，所以理论上，任何剪力墙结构在此条件下，都不能保障完好无损，或多或少都会出现结构变形现象，相应如果剪力墙结构不具备延性，则在变形条件下，很容易出现裂缝、缺损，随后演化成坍塌，但如果具备良好延性，则说明结构中存在容纳变形率的空间，可以一定程度上抵消部分地震带来的外力。由此可见，剪力墙结构延续代表了结构适应力。
4剪力墙结构设计缺点
综上可见，剪力墙结构在高层建筑当中的应用表现良好，但结合国内相关案例可见，该结构还存在一定缺陷。
4.1案例概况
某实例工程单位层高33.4m，共分为12层，根据国家相关条例证实该工程为高层建筑。根据实例工程测试确认，该工程7层以上的8.1m出于高层建筑范围，其承受的风力载荷以及与地基力学关系都异于下部结构，所以工程单位为了保障建筑质量，将采用剪力墙结构来进行建设，但建设当中该工程发现剪力墙结构存在缺点，需要通过其他措施来进行优化。
4.2剪力墙结构缺点
根据案例表现以及理论得知，剪力墙结构主要存在框架节点应力过于集中、框架结构的侧向刚度小以及施工复杂的缺点，这些缺点在实例当中的数据表现为：框架节点集中于结构中心2.0m范围内，其他部分应力较低；框架结构的侧向刚度为124.3MPa，不满足施工标准；大体构件数量为54件，说明工艺较为烦琐。性能分析上，该单位借助BIM技术构建了剪力墙结构模型，随后通过仿真软件构建了仿真地震、风力载荷环境，将模型分别放入两个仿真环境当中进行测试，结果显示该剪力墙结构在地震条件下，一共可支撑5.2min，整体稳定性良好，但当其应力集中点损坏或位移后，会瞬时间倒塌；在风力载荷条件下，结构体晃动幅度为2.1~2.3mm，存在不稳定表现。
4.3实例剪力墙结构缺点优化方法
实例当中，针对框架节点应力过于集中问题，其在应力集中点以外的范围内，增加了支撑结构，使整个墙面受力平衡；针对框架结构的侧向刚度问题，主要通过材料性能来进行弥补，因为此类问题属于剪力墙本质缺陷，难以完全消除；针对施工复杂问题，实例工程采用的装配式结构施工方法，现在工厂内完成构件，随后拼装、加固，即可简化施工步骤。
5结语
本文主要对高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计进行了分析，通过分析得到结论：剪力墙结构对于高层建筑而言十分重要，其将决定高层建筑在地震、风力荷载条件下的性能表现，因此在设计当中要引起重视；对剪力墙结构设计原则、要点、重点进行了分析，介绍了各部分的内容、要求、目的以及注意事项，可以保障结构质量。
参考文献
[1]王建业.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计探讨[J].冶金丛刊，2017（3）：223-224.
[2]胡冬.高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构设计[J].江西建材，2016（7）：33.
作者:张亨通 单位:成都基准方中建筑设计有限公司合肥分公司