[摘要]本文從剪力墻的結構類型及其特點、剪力墻的布置和數量、剪力墻墻肢分類以及連梁的設計等方面對高層建筑剪力墻結構設計中若干問題展開探討。
　　[關鍵詞]高層建筑；剪力墻類型；剪力墻布局；連梁設計
　　引言
　　高層建筑因其外觀挺拔、節(jié)約用地以及人口容載巨大等優(yōu)點越來越受投資者及建筑師們的青睞。剪力墻結構的高層建筑更是因為結構剛度大，在橫向荷載作用下水平位移小以及建筑室內空間整體性好等特點，被普遍推廣和使用。
　　1高層建筑剪力墻結構的分類及其特點
　　1.1剪力墻結構的分類
　　影響剪力墻分類的因素有如下幾項：剪力墻上是否開洞、洞口大小、洞口數量以及洞口位置等。根據以上影響因素，剪力墻結構可劃分為5類，分別為：壁式框架剪力墻、整體小開口剪力墻、整截面剪力墻、獨立懸臂剪力墻以及聯肢剪力墻。在量化數據上，我們可以根據剪力墻完整性系數以及墻肢與組合截面（圖一）慣性矩n/I及肢強系數〔1〕來判斷。完整性系數是連梁抗彎線剛度和墻肢抗彎線剛度的比值，越大說明墻肢越弱、連梁越強，意味著剪力墻的完整性越高。
　　當滿足≥10，n/I≤時，可判斷為整截面墻或整體小開口墻；當≥10，但n/I≥時為壁式框架：滿足n/I≤，但<10時為聯肢墻；當<1時為獨立懸臂墻。
　　1.2各分類的特點
　　（1）整截面剪力墻與整體小開口剪力墻：以上兩種形式的剪力墻均屬于完整度高的墻體類型（值高），并具有相近的受力特征，其形變曲線均為彎曲型。但兩者也存在區(qū)別：前者由于墻體不挖洞，整體受力特性一致，在水平荷載下彎矩不會出現突變以及反彎點，而后者則會出現彎矩突變的情況。
　　（2）獨立懸臂型剪力墻：與前兩種結構不一樣，該種剪力墻墻面洞口較大，值很小，屬于墻肢強、連梁弱的類型。由于連梁極弱，所以其對墻肢的連接和約束作用很小，在水平荷載作用下極易發(fā)生彎曲，剪力墻剛度低、整體性差。因此，我們在設計時，如果有更好的選擇，此種形式的剪力墻盡量少用。
　　（3）壁式框架式剪力墻：跟上一種形式的剪力墻相像，壁式框架式剪力墻墻面亦開有較大的洞口，連梁的抗彎線剛度與墻肢的抗彎線剛度相當，但其整體性比獨立懸臂型剪力墻好，值也較獨立懸臂型剪力墻高。壁式框架式剪力墻在受到較大水平荷載作用時，其會出現剪切型的變形，且出現反彎點，因此在設計時亦不宜過多使用。
　　根據以上不同類型剪力墻特點的分析，我們可以作如下總結：在剪力墻結構設計中，為確保高層建筑較強的整體性以及較強的抗水平荷載能力，可以通過采用整截面剪力墻、整體小開口式剪力墻以及聯肢式剪力墻等值較高、整體性好的剪力墻類型。另外，如非建筑造型的迫切需要，我們應盡量減少剪力墻面的洞口數量和洞口面積，以確保在水平荷載下不會出現內力突變以及反彎點。
　　2剪力墻的布置和數量研究
　　2.1剪力墻的布置
　　在剪力墻分類和及各類型特點明確之后，我們需要對剪力墻的在平面上的布置方法和原則進行研究探討。剪力墻平面分布需要遵循幾個原則：均勻性原則、對稱性原則、分散性原則以及周邊圍合性原則。遵循以上原則，可確保：（1）剪力墻分散布置，可確保墻體數量不會過少，且每面墻體的剛度不需太大。（2）連續(xù)的墻體不會過長，且抵抗水平荷載的構件增多，能有效分散外力的有害作用。（3）確保當某部分墻體在外來作用下發(fā)生損壞時，建筑整體不會失穩(wěn)。
　　2.2確定剪力墻的厚度
　　根據施工經驗和規(guī)范要求，框架剪力墻結構中的剪力墻宜設置邊緣約束構件：邊框柱和邊框梁。根據高層建筑設計規(guī)范，帶邊框剪力墻的截面的厚度如下：（1）在考慮抗震防災時，第一、第二等級的剪力墻，其底部作加強處理的部分厚度不能低于20厘米，同時亦不能小于建筑樓層高度的1/16；（2）在不涉及防震處理的的情況下，其厚度不應小于16厘米，并不能小于建筑樓層高度的1/20〔2〕。
　　2.3剪力墻合理數量的確定
　　據研究和實踐表明，框架剪力墻結構中，剪力墻數量越多，建筑的整體性越強，抗震強度也越強，在地震發(fā)生時，建筑整體遭受的損害也越小。根據日本地震災害統計數據顯示：當每平方米樓面內的剪力墻長度不足0.05米時，建筑損害最大；當剪力墻長度在0.05-0.15米時，損害中等；長度大于0.15米時，損害微小。
　　剪力墻數量的確定應按照建筑在水平荷載作用下的許可位移來確定，按照高層建筑設計規(guī)范的要求，在一般要求下，框架剪力墻建筑最高點的位移與建筑高度的比值（u/H）不應大于1/700；在建筑要求較高時，該值不應大于1/850〔2〕。在滿足以上的水平位移控制的前提下，剪力墻的數量可以適當調整。
　　3剪力墻墻肢分類
　　剪力墻的墻肢根據其截面“高厚比”（墻肢截面高度與寬度的比值）的不同，可分為4種形式，其分別為：普通剪力墻、短墻肢剪力墻、超短墻肢剪力墻以及柱形墻肢剪力墻。普通剪力墻的“高厚比”不小于8.0；短墻肢剪力墻的高度與厚度比在5.0-8.0之間；超短墻肢剪力墻的高度與厚度比在3.0-5.0之間。
　　（1）普通剪力墻：此種剪力墻特性優(yōu)良，抵抗側向荷載的強度高，能承受很大的水平方向荷載，在條件允許時，建議優(yōu)先使用。
　　（2）短墻肢剪力墻：由于其具有肢短的特點，在進行建筑布置時，能有效減低墻體結構的自身重量，應用比較廣泛，但其抗震性能較差，地震區(qū)應用經驗不多，可用于整截面墻或整體小開口墻及聯肢墻的墻肢中，考慮到高層建筑的安全，其數量不宜過多，規(guī)范對其有嚴格的限制。
　　（3）超短墻肢剪力墻以及柱形墻肢剪力墻：該兩種類型的剪力墻由于墻肢更短，側向剛度更弱，因此抗震能力也更差，往往是結構的薄弱環(huán)節(jié)，故在整截面墻中不宜采用，但可以用于整體小開口墻或聯肢墻的墻肢中，因為有較強連梁約束，但如有可能，應盡量將墻肢做的長一些。
　　4連梁的設計
　　在剪力墻的抗外力體系中，連梁起到重要的作用，其是調整剪力墻側向剛度和承載力的主要構件，連梁剛度的設計應該與墻肢相一致，不宜過大或過小。
　　在剪力墻設計中，要將聯肢墻設計成延性剪力墻，就必須讓連梁服從于墻肢，也就是說把受力體系設計成“弱梁強肢”的狀態(tài)。在受力計算時，為了能更準確地確定連梁與墻肢的強弱關系，可根據高層建筑設計規(guī)范的規(guī)定將連梁的跨高比控制在5以內并根據墻肢長短適當調整。在抗震設計中，高層建筑設計規(guī)范規(guī)定：通過折減連梁的剛度或者調節(jié)彎矩，以達到縮減連梁剛度的設計值，從而實現降低連梁的承載能力的效果，并實現“弱梁強肢”。
　　另外，在設計墻肢較長的中矮墻或者矮墻時，按照經驗和規(guī)范要求，我們應通過開洞的方法，將矮墻或者矮墻時分割成“高長比”大于2的若干片墻段，每片墻段之間用弱梁搭接，通過這樣的方式，將各個墻段構建成延性剪力墻系統。
　　總結
　　通過對高層建筑剪力墻設計中若干問題的研究，將設計中存在的問題加以總結，對進一步提高剪力墻高層建筑的穩(wěn)定性、抗震性以及使用的實效性有積極的促進作用。合理的剪力墻結構的設計，將直接影響到建筑物的安全使用與技術經濟指標的高低。
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