【摘要】因为剪力墙结构具有多种优点，包括较大的承载力、较大的抗侧刚度、较好的结构整体性等，所以在我国高层建筑中，常常选用建筑结构剪力墙这种形式。针对剪力墙的布设，一般都是由设计工作者根据自身经验来完成，结构的经济性、安全性深受剪力墙布置合理性的影响。基于此，本文对建筑结构剪力墙的合理布置进行深入研究，具有重要意义。
【关键词】建筑结构，剪力墙，合理布置
作者简介：叶国平；江苏省方圆建筑设计研究有限公司
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.0808 0.
引言
在我国高层住宅中，剪力墙结构是常见的一种结构形式。根据有关统计资料，当前国内现有的高层住宅建筑中，剪力墙住宅建筑的比例至少75%。因为人们的切身利益深受高层住宅的影响，所以人们对高层住宅建筑提出了比较高的建筑功能。另外，针对高层住宅建筑，常常需要对其投入较多的资金，因此一定要优化设计建筑结构，特别是要合理布设建筑结构剪力墙，以促使建筑结构自重的减轻、建筑结构抗震功能的提高、工程造价的降低。
1．相关理论基础概述
1.1剪力墙的分类
根据开洞与否与开洞的尺寸大小，剪力墙大致包括以下几种不同的类型，即：第一，实体墙。开洞面积≤15%或者不开洞的墙。实体墙的主要受力特点，好比一个整体的悬臂墙。在高度方面，弯矩图不会出现突变、反弯点，变形的主要形式为弯曲形式。第二，双肢或多肢剪力墙。洞口成列布设或者开洞尺寸偏大的墙。这种墙的主要受力特点表现为：在连梁处弯矩图发生突变，而在整个墙肢高度中，只有一小部分楼层会出现反弯点或者不会出现反弯点。第三，整体小开口剪力墙。与双肢或多肢剪力墙相比，小开口剪力墙的受力特点比较类似。第四，壁式框架。这种墙的开洞尺寸比较大，连梁线刚度与墙肢线刚度大小差不多。这种墙的受力特点主要表现为：在连梁处弯矩图发生突变，同时大部分楼层均会出现反弯点。
1.2剪力墙结构的优缺点
（1）优点
在剪力墙结构中，竖向墙体能够对房间起到维护、分割作用，同时因为竖向墙具有较大的侧向刚度，所以具有较强的水平荷载抵抗能力，同时可以具有较强的竖向荷载承受能力；剪力墙结构具有较高的抗侧刚度与较强的整体性；通过进行合理、科学设计，剪力墙结构能够成为一种具有高强抗震性能的延性结构。
（2）缺点
与框架结构比较，剪力墙结构缺乏灵活性；剪力墙具有较大的重量，一旦发生地震灾害，便会严重影响剪力墙结构的安全性。目前，我国纯剪力墙结构的工程造价是非常高的，施工难度高，需要投入非常多的混凝土材料与钢筋，因此，考虑到建设成本，建设单位较少会选用纯剪力墙结构。
2.对剪力墙进行合理布置的方法
2.1剪力墙布置的原则
第一，在对剪力墙的平面进行布置时，一定要遵守规整、简单的原则，剪力墙墙体应根据两个主轴方向来进行双向布置，同时需要合理控制两个方向侧向刚度之差。在进行抗震设计过程中，不得布置仅单向有墙的结构。第二，为避免因布设转换层而出现刚度突变现象，应选用由上至下连续贯穿的布置方式。第三，建筑物应成列、上下对齐布置门窗洞口，形成明确的连梁、墙肢；在进行抗震设计时，针对1—3级剪力墙底部增强部位，宜选用局部洞口重叠的叠合错洞墙，不宜选用上下洞口不对齐的错洞墙。
2.2结构洞口系数的有效控制
通过深入研究后，不难发现，在墙厚固定不变的条件下，随着洞口率的增加，结构的自振周期随之变大。如果无法有效控制结构的自振周期，在这种情况下，应对结构的洞口率进行合理调整，以保证结构刚度的合理性。结构刚度深受洞口系数调整的影响，所以需要配合调整混凝土等级、墙厚、层高、洞口位置。
2.3结构墙厚的有效控制
从理论角度来说，通过增加墙厚，能够有效提高结构的刚度，在不改变结构最大层间位移角的条件下，与改变结构层数相比，增加剪力墙墙厚及结构层高，能够更大程度地影响剪力墙结构的刚度；剪力墙结构抗侧刚度降低幅度随着层高的不断增加而不断增大。在增加结构层高、层数的同时，通过加大剪力墙的墙厚，能够确保最大层间位移角的固定不变，能够对剪力墙结构的抗侧移刚度进行有效调整，进而会严重影响结构的安全性与稳定性。
2.4对各参数的影响进行全面考虑
通过利用有限元结构分析软件来进行相关计算，同时深入分析不同模型的剪重比、最大层间位移角、刚重比、振动周期、地震剪力等。对于不同结构的层高、层数，为确保结构层间对大位移角的不变，应对剪力墙的墙厚进行合理调整，对结构层高、层数对剪力墙结构抗侧刚度的影响进行深入分析，同时对层数、层高、墙厚之间的关系进行深入分析。为能够有效提高结构的抗扭转刚度与结构的经济性，应确保结构的安全性，对结构内部剪力墙的数量进行适当减少。
2.5基于位移控制的剪力墙数量的优化
在结构抗震设计理论中，位移控制是结构抵抗外界能量的一种极为重要的算法，即为在一定水准的地震作用下，将结构的位移响应作为目标设计结构与构件，保证结构性能满足相应水准地震作用下的要求。有害层间位移角、层间位移角等均为位移控制要求的控制参数。从结构总体控制层面来说，层间位移角并不复杂，层间位移角控制属于宏观指标，能够将结构侧向刚度充分反映出来。一般来说，在进行设计过程中，为对结构刚度进行有效控制，常对层间位移角进行有效限制。通过充分利用以上各种控制参数来计算结构自振周期、结构侧向位移等，能够对剪力墙数量进行合理推导。
3.小结合理布置高层住宅剪力墙结构，并非仅仅根据计算底限或者规范要求等进行设计，除了要保证能够满足建筑结构剪力墙的经济性、适用性、可靠性、安全性与功能性，还需要能够将材料性能充分发挥出来，能够真正做到剪力墙的合理布设，对建筑方案中不合理的布置进行有效调整，最终确保业主限额设计要求的满足。
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