摘要: 最近几年随着我国经济的迅猛发展，房地产企业空前高涨，土地价格更是一路飙升。开发商为了追求更高的经济效益，想方设法提高小区的容积率。致使各个城市不得不向高层住宅发展，因此对高层住宅结构设计就显得尤为重要。高层住宅剪力墙结构设计，是一个复杂的系统工程，它要求设计人员具有扎实的理论基础和相当的工程经验。本文总结了一些剪力墙结构设计方法和优化措施，希望能对结构设计人员提供一些帮助和参考。
关键词:高层建筑；剪力墙；住宅
1.剪力墙结构的优势
建立墙结构的优势主要存在这样两个方面：①整体性较好，由于剪力墙结构是整体向上的结构形式，其具有整体性好、侧向刚度大的特点，不但能够传递水平结构件传递过来的垂向载荷，而且能够有效的抵御风载荷以及地震水平力的作用，而且在高层住宅建筑遇到地震等作用时能够产生较好的变形能力；②施工工期较短，剪力墙在建筑结构中能够充当传统框架式结构的梁柱作用，而且其自身也能够作为建筑物的承重墙、隔墙等，在增加建筑内部空间的同时，还能够省却大量的传统梁、柱等结构构件，使得建筑工程施工更加简便，能够有效的减少模板施工工作量，从而降低施工周期。
2.常见的剪力墙结构类型
根据剪力墙结构的形式可以将剪力墙结构分为纯剪力墙结构、框支剪力墙结构以及框架剪力墙结构三种基本类型。其中，纯剪力墙结构就是指剪力墙构成的结构体系；而框支剪力墙结构则是在建筑底部位置需要大空间时，在底层通过设置框架柱结构来替代剪力墙结构，便于底层商业用途。但是，这种结构所能够承受水平载荷的能力受限，在地震频发的区域应该避免使用；框架剪力墙结构则主要应用于局部大空间结构中，通过在局部使用框架结构的方式来替代剪力墙，不但能够保证建筑结构的整体侧向刚度，而且能够满足高层建筑局部大空间的使用需要，使得建筑物空间结构呈现多样化趋势，当前高层大空间住宅多采用该种剪力墙结构形式。
3.高层住宅建筑的剪力墙结构设计方法
高层建筑的剪力墙结构设计，需要根据建筑行业规范的基本要求进行综合考察，对其结构的合理性进行分析，例如：剪力墙结构不宜设计过大的刚度，具体设计值应该以建筑行业规范所规定的楼层最小剪力系数为目标值，调整设计参数以控制计算结果无限接近规范限值，同时满足楼层层间的最大位移与层高之比符合规范限值。
第一，根据不同的剪力墙结构特点，设计符合实际需求的墙体结构。
抗震设计时，高层建筑的一般剪力墙和简体墙所承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，工程上将该数值落在40%～50%区间以内的情况称为短肢剪力墙结构。高层建筑的剪力墙结构设计应该严格遵循《高层建筑混凝土结构技术规程》中的相关规定，该规程严格规定出高层建筑结构不应该全部设计为短肢剪力墙结构。经分析发现，当建筑结构的短肢剪力墙设计较多的情况下，应该尽量采用布置简体的形式或者直接选用一般剪力墙结构，进而形成由短肢剪力墙与一般剪力墙共同抵抗水平力的剪力墙结构。
第二，合理优化剪力墙的外形及尺寸，设计最佳比例的剪力墙结构。
在高层建筑的剪力墙设计过程中，需要特别注意保证其结构的竖直方向和水平方向具有最佳的刚度和载荷分布，尽量将剪力墙的墙肢截面高度设计为比8倍墙厚稍大，两间合并布置应选择大开间剪力墙，否则应尽量避免按照开间布置，以满足竖向荷载传递需求。剪力墙的形状设计应该尽量选用有利于剪力墙结构稳定性的“L”形和“T”形两种，这种结构同时能够保证剪力墙具有较好的侧向刚度，减轻墙体自重，减小结构体积，降低工程投资额度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据工程设计经验，剪力墙中以“L”形及“T”形设计最为常用，当一个方向的剪力墙符合一般剪力墙设计要求时，另一个方向的剪力墙不宜设计过短，以免出现较大的配筋，因此应该控制在1m左右，并且墙端暗柱配筋应以接近构造配筋为佳。
第三，合理利用剪力墙结构设计来处理地下室及建筑地基基础。
高层建筑一般会附带地下室部分，因此对于地基基础设计具有特殊的要求。一般而言，对于自然条件较好的施工区域，可以因地制宜，采用天然地基或复合地基。如果建筑楼宇的层数超过十层以上，则多采用比较经济的梁板式筏形基础；如果建筑楼宇的层数超过二十层以上，则最适合采用平板式筏形基础。无论采取哪种基础形式，其具体方案的确定都需要充分参考剪力墙的间距设计，同时受到结构的抗震设防烈度、层数、地下室结构等因素的综合影响。
4.高层住宅剪力墙结构设计中优化措施
4.1剪力墙抗震优化设计
现代社会，人们对建筑的抗震性能意识不断提高。对于高层住宅建筑，地震所带来的危害将会更大。因此，在对高层住宅进行结构设计时，一定要考虑建筑的抗震指数。对于高层住宅剪力墙结构，可能由于本身刚度比较差，所以在发生地震时变形就会非常严重，对于地震的防御能力就很低。因此，对于高层住宅剪力墙的刚度问题要进行优化设计，符合抗震的要求，保证结构合理和经济性。
4.2剪力墙结构设计优化
高层住宅建筑的设计不仅仅要求是能够达到最基本的建筑使用标准，更要注重结构的合理性问题。高层建筑的设计过程中需要考虑建筑层数比较多，并且在施工时要保证地基足够坚固，支撑之后将要建造在上面的楼层的重量。在设计时，既要保证剪力墙能够保证较好的抗震性，又要保证足够的刚度。对于现有的剪力墙结构中的一些缺点，比如建筑成本比较高，而且在施工时难度比较大，对于钢材的使用量也非常大，也需要被考虑在优化设计中。可能这些缺点就是因现有剪力墙的结构不合理性造成，所以在进行优化设计的过程中就要考虑到这些问题。优化设计者要充分考虑到各方面可能影响到剪力墙结构的因素，在优化设计时能够改进这些问题，争取使得优化后的剪力墙在使用过程中尽量避免出现原有的不足，优化过后的剪力墙结构需要表现出抗震性好、建造成本低、施工时比较简单、对钢材的使用量降低等优点，因此对高层住宅的剪力墙优化设计的探索具有重要意义。
4.3剪力墙位置优化
剪力墙在其设计的过程中通常为双向布置，一般沿着主轴方向或者其他的方向，此种做法可有效的提高空间工作性能，且极易实现两个主轴方向的抗侧刚度接近。剪力墙的位置、数量均要得当适宜，若是剪力墙的数量太少，那么结构抗侧刚度则无法满足设计要求，但是数量过多，那么墙体的利用率则会大大降低，从而导致结构抗侧刚度过大，加大地震力和自重，无法充分满足设计要求。在设计剪力墙肢截面的时候，尽量达到规则、简单、竖直刚度均匀等要求。在对建筑进行抗震设计时，剪力墙底部加强区不应采用错洞墙和叠合错洞墙，有效的避免设计过程中墙肢刚度相差悬殊的洞口，同时剪力墙必须应用从上到下的连续布置方式，避免刚度突变，且对剪力墙平面外的弯矩进行控制，保证剪力墙平面外的稳定性。
5.结语
从现实情况来看，在我国的高层建筑住宅中，剪力墙结构已被广泛应用，其数量会根据不同的高层住宅而有所不同，所以对于高层住宅剪力墙结构的优化势在必行。而在对剪力墙的优化设计中要注意，优化的目的不仅仅是为了能够降低工程造价，更要在保证结构安全的前提下，做到建筑的合理性，要更好的保证建筑的使用功能。因此，对于高层住宅剪力墙结构的优化要妥善考虑到建筑各方面的特点，兼顾合理性，才能发挥出结构优化的意义。
参考文献:
[1]程绍革等.高层建筑短肢剪力墙结构振动台试验研究[J].建筑科学，2015（1）.
[2]黄晓亮.小高层住宅剪力墙设计的注意事项[J].中国新技术新产品，2014（7）.
论文作者:吴杰民
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/6
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 建筑论文; 高层住宅论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2016年第33期论文;