高层建筑结构抗震设计中的剪重比问题与策略研究

刘志刚

沈阳铁道勘察设计院有限公司 辽宁沈阳 110013

摘 要：剪重比是高层建筑结构抗震设计中一项重要的因素，对于建筑的安全结构等有着非常重要的影响。笔者查阅了大量的参考资料，并结合实际案例对我国建筑行业中剪重比的规定进行分析，阐述剪重比对于高层建筑设计的重要性，找出我国建筑行业相关规定中存在的不足并提出有关的改进建议。

关键词：剪重比；高层建筑结构；抗震设计；建议

1. 前言

自改革开放以来，我国的经济水平得到了不断的发展和提高，人们的生活质量也得到了极大的提高，原有的城市建筑已经无法满足日益增长的人口的需求，大量的高层楼房甚至超高层建筑不断涌现出来，这也对我国的高层建筑行业带来了机遇和挑战。高层建筑是否真的安全呢？在高层建筑设计的过程中， 设计师要对其结构的安全进行综合的考虑，其中一项重要的判断指标便是剪重比是否满足国家相关的要求，因此，严格规范标准剪重比的设计对保证高层建筑安全性的一项必要举措，这一问题也引起了相关学者和社会的广泛关注，对我国高层建筑剪重比规范进行完善成为我国建筑行业的一项重要工作。

2. 剪重比的概述

剪力墙是建筑过程中十分常见的一种构件，具有较强的抗震性以及抗风性。在建筑过程中对剪力墙进行科学的应用，能够降低发生地震时所造成的影响，进一步加强发生地震时高层建筑的水平荷载程度。剪力墙的类型较为多样，根据其数量的多少以及排列措施可以分为不同的类型。从而为多样的建筑类型提供更好的支持。剪力墙的类型主要体现为以下几种：一种为整体墙，门窗洞口面积的总和小于剪力墙的15%即可成为简体墙。第二种为框支剪力墙，通常建筑物在底层对于面积的需求较大，因此，会利用框架结构，来对上层的剪力墙进行支撑。但该方法不适于应用在地上较为频繁的地区。第三种称为壁式框架，其洞口尺寸较大，墙支性的刚度更加贴近墙体。以上三种不同的框架应结合建筑要求进行合理使用，从而制定出更加合理的设计方案，来提升工程质量。

剪重比是高层建筑抗震设计的一项重要参考指标，根据相关规定，对高层建筑设计进行抗震水平的验算时，任一楼层的水平剪力都必须符合相关公式的要求，以保证建筑使用过程中的安全性能。对于长周期结构而言，地震作用造成的板块运动对建筑结构有着破坏性的影响，地面的加速度和位移会导致建筑的结构发生变化，从而失去承重能力，严重危害了居民的生命安全。在此背景下，剪重比成为检验建筑结构稳定性的一项重要指标，国家根据各种不同条件下的地质作用的影响进行分析，制定了高层建筑结构剪重比的极限值，保证建筑结构设计具有了良好的抗震能力，确保人民的生命安全。

按找相关的公式进行筑起的估算，T=（0.07——0.09）N，根据地震规范克制，特征周期约为0.4s。由此可知，楼层越高的建筑结构，水平地震的影响系数下降越快，即受到的水平的剪力就越小。因此，在实际背景下，对楼房进行最大高度的限制是十分有必要的。通过与欧洲国家的剪重比规范进行对比，我们发现，中国规定：最小剪重比的系数仅与地震设防烈度有关，而与场地的实际情况、地质等并没有进行综合的考虑。但在欧洲的剪重比规范体系中，结构基地的剪力系数是根据反应谱峰值规定的，也就是说要考虑到施工场地的具体情况，根据不同的常理类别而设计房屋建筑，从而提高土地利用率，设计出更加符合现代社会审美和需求的高层建筑。

3.剪重比满足规范要求的调整

在实际的施工过程中，如果建筑的结构设计不能充分满足该条件下的剪重比的极限值，就需要采取相应的措施对建筑进行改进，增大其剪重比，使其大于或等于规范的极限值，提高高层建筑的承重能力和抗震能力，确保其满足国家的相关标准和实际情况的需求。

3.1 放大剪力

对当前各个楼层的地震前剪力进行科学合理的放大，可以有效地满足建筑规范对剪重比的要求。放大剪力不仅可以有效地提高楼层的抗震能力，更可以提高建筑的称重能力，有效保障建筑使用过程中的安全性能，有效提高建筑设计的质量，促进建筑行业的发展。

3.2 周期折减系数

根据相关规章和规范的规定，取周期折减系数的极小值并提高判别值对建筑的相关数据进行计算，可以确保高层建筑的剪重比充分满足相关规定的极限值要求。此外，在剪重比极限值的基础上乘以周期折减系数的最小值后仍然无法满足相关规定的最小值需求时，可以运用放大个楼层建立的方法对该方法进行补充，使其满足设计规范的要求。

3.3 提高刚度设计

通过减小建筑结构的周期，可以有效增大建筑结构的刚度，从而满足最小剪重比的要求。虽然该方法在理论上可以实现，但是在实际施工的过程中，楼层的高度、层数和结构在设计的过程中就已经确定，很难通过后期的调整来改变其刚度水平，无法大规模的进行调整和改进。这一方法的应用与高层简述的设计理念相违背，因此只能应用于一些特殊的高层建筑设计中。

3.4. 通过程序进行调整

当实际设计过程中的剪重比与规范极限值之间的差距不大时，可以利用程序进行自动调整：打开软件，勾选SATWE“调整信息”中的“抗震规范调整个楼层地震内力”，SATWE将按照相关的规定进行自动的计算和调整，将楼层最不地层的剪力系数与该层及以上重力何塞的代表值之和想成，调整建筑的地震建立，满足剪重比的规范和要求，提高建筑的稳定性和称重能力，保证其满足实际情况的需求。

3.5 人上调整

当实际设计过程中的剪重比与规范极值之间的差距过大时，就要进行人上调整。当地震剪力偏不而层间侧移较大时，建筑结构柔度过大，需要加大墙体和柱体的截面面积，提高建筑的刚度；而当地震剪力偏大而层间侧移偏不时，说明建筑结构刚度过大，需要适当减少建筑内的不墙，减少柱界面，减小结构刚度，以保证建筑的柔度满足建筑的需求，增强收到地震作用后形变的恢复能力，延长其使用寿命。

3.6 几点剪重比抗震规范条例的注意

（1）当建筑底部的总剪力相差较大时，就需要对结构进行造型和布置的再设计，调整其设计和比例，而不能采取简单的增大洗漱的方法对该问题进行调整。（2）多底部的总剪力不能满足设计的安全规范，就需要对其他各个楼层的设计进行调整，而并不能仅仅对不符合要求的楼层进行改善。（3）最不地震剪力是对高层建筑抗震设计的前提，只有满足这一要求，调整到符合最不建剪力的标准，才可以进行相应的倾覆力矩、构建内力、位移、力偶等物理数值的计算，对建筑的抗震能力进行分析和计算。也就是说，在对建筑设计进行地震剪力的调整时，原先计算得出的倾覆力矩、内力等均需要进行一系列的调整。

4. 总结

总而言之，国家对高层建筑的剪重比有着非常严格的要求，有效地保证高层建筑结构的稳定性，提高建筑的称重能力，提前对建筑进行防护设计，保证其在突如其来的灾难面前保持稳定的结构，为人民的安全和财产负责。虽然现阶段我国的相关政策制定较为完善，但高层建筑施工行业在工作过程中仍然存在着“钻空子”的行为，无视国家的政策和规定，设计施工的高层建筑的剪重比不能达到业内的安全规范，未考虑施工场地的特点和条件，且没有合理的按照周期折减系数等方式采取剪重比的调整措施，留下了大量的安全隐患。总之，保证高层建筑设计中剪重比符合国家要求是提高建筑抗震能力的必要要求，也是我国建筑行业不断发展的保证。

参考文献

[1]黄侠,王成刚,刘金玉, 等.关于高层建筑结构抗震设计中剪重比的探讨[J].工程与建设,2019,33(5):755-757,775.

[2]陈子静,张力.高层建筑结构抗震设计中的剪重比问题探析[J].建筑工程技术与设计,2016,(28):440.

[3]吴贵亮.高层建筑结构抗震设计中的剪重比探析[J].决策与信息（中旬刊）,2015,(6):149-150.

[4]郁春春.高层建筑结构抗震设计中关于剪重比的分析[J].四川水泥,2016,(5):84-84.

[5]魏琏,韦承基,王森.高层建筑结构抗震设计中的剪重比问题[J].建筑结构,2014,44(6):10-13.

[6]吴贵亮.高层建筑结构抗震设计中的剪重比探析[J].决策与信息,2015,0(17).