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摘要：现阶段在设计高层民用建筑剪力墙结构的时候，要提高建设单位的经济效益和社会效益就必须要在设计中结合优化理论。本文分析了高层建筑剪力墙的结构分类，还有高层建筑剪力墙结构优化设计现状，探究了高层建筑剪力墙结构优化设计的主要原则。
关键词：高层民用建筑；剪力墙；结构设计；优化
前言
随着不断调整的国家土地政策还有住宅产业政策，以及社会经济发展形势下对于建筑工程的要求，使得建筑工程的建设逐渐向高层建筑发展。因为钢筋混凝土的剪力墙结构具有良好的经济指标，所以在高层民用建筑的建设中广泛使用到了钢筋混凝土剪力墙结构的形式。本文针对高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略展开分析探究。
1.高层建筑剪力墙结构分类
在高层建筑中所应用的剪力墙结构所产生的侧移较小，并且有较大的抗侧刚度，剪力墙结构的受力情况还有变形情况会受到洞口位置还有洞口形状及其大小情况出现较大的差异性。以洞口类型为基础，来进行剪力墙类型的分类，剪力墙洞口大小的表达方式也不一样，下图为高层建筑剪力墙结构分类[1]。
2.高层建筑剪力墙结构优化设计现状
在高层民用建筑结构剪力墙的结构优化设计过程中，会设计到诸多的目标函数还有约束条件以及设计变量等因素，带有一定的复杂性和离散性，所以优化高层民用建筑剪力墙结构的难度得到了相应的增加[2]。同时，在实际建设高层民用建筑工程的时候具有复杂性，所以高层民用建筑设计人员在前期设计阶段必须要从全局进行考虑，还要考虑到可能会影响施工的因素，因此对于有限元软件的精度有了严格的要求，但是在很多情况下会降低优化后的预期结果和效果。正是因为在优化高层民用建筑剪力墙结构的过程具有复杂性和离散性，所以会导致优化深度达不到相关的要求，有很大一部分只优化了结构尺寸，而没有切实优化改善到整体结构[3]。
3.高层民用建筑剪力墙结构优化设计原则
⑴重视材料力学性能
在实际进行剪力墙结构优化设计的时候，材料力学的完整性可以通过两方面来体现，第一个方面需要降低短肢墙还有小墙肢的数量，确保其可以降到最少，主要由于高层建筑剪力墙结构侧向刚度和经济性有着直接联系，所以降低短肢墙数量和小墙肢的数量可以提升施工单位还有建设单位的经济效益，促进经济的发展进步，还能充分发挥出建筑材料的力学性能。第二个方面务必要优化和控制墙肢长度之间所存在的差异，要是所产生的差异过大，就不能有效体现出材料力学的完整性，不利于提升整体结构的受力情况，从而影响着高层民用建筑的整体质量和安全性，要是出现安全事故会严重影响着施工单位的经济效益和社会效益还有施工单位的未来可持续发展[4]。
⑵合理布置剪力墙
在高层民用建筑中整体的剪力墙结构体系中，剪力墙属于重要的抗震构件，剪力墙的刚度和抗震所带来的损伤成反比，要是只注重剪力墙刚度的提升，会导致高层民用建筑的建设成本增加。所以，在实际设计剪力墙结构的时候，设计人员不仅要考虑到剪力墙的刚度，还要严格把控好建设成本，才能合理规划好经济成本，确保建设单位的经济效益。同时，还要严格把控好剪力墙的数量，按照“分散、均匀、对称”的原则进行布置，剪力墙尽可能设计成“L”形、“T”形、“Z”形等，有利于剪力墙结构的稳定性，同时能够形成较好的侧向刚度。同时不仅要控制好结构的水平位移情况，还要控制好地震力，只有充分考虑到结构的水平位移情况还有地震力，才能使剪力墙的数量得到准确的确定[5]。
⑶减少建筑施工成本
在满足施工要求还有施工需求以及施工质量和安全性的前提基础上，高层民用建筑工程相关管理人员必须要严格把控规划好建筑成本的分配和使用，才能在控制范围内完成施工工作，以确保施工单位的经济效益和社会效益。
在设计和使用建筑材料的时候，要在优化设计中根据实际情况合理布置钢筋，根据计算结果要求，能采用构造钢筋时尽量采用构造钢筋，在设计时不随意加大钢筋。施工工艺还有施工用量都要进行严格的把控监督，尽量采用整层整浇的施工工艺，以免出现材料资源的浪费问题，不仅影响施工质量和施工进度，还影响着建筑单位的积极效益，所以在确保施工质量还有施工安全性的同时还要科学合理的规划好建筑材料成本。结构洞的设计要以结构布置为基础，将剪力墙设计为长墙，从而可以使结构洞的数量得到有效减少，还能降低建筑成本，提升经济效益。
4.高层民用建筑剪力墙结构优化设计要点及其应用
在进行剪力墙布置的时候，应采用双向布置方法，以确保空间结构的稳定性。在平面布置高层建筑剪力墙的时候，必须要确保简单性和规则性，才能使剪力墙在竖向刚度上具有一致性。同时，在布置剪力墙的时候，还要应用相关严格的措施来避免刚度出现变化。在分析结构的阶段，要保征剪力墙结构周期比和最大的层间位移以及位移比等多种指标都与相应的要求相适应，并且要分析制定出相关的构造措施，才能使高层建筑剪力墙结构具有稳定性和安全性。
在设计高层建筑剪力墙结构的过程中，结构计算是尤其重要的，分析还有核查设计结构必须严格按照相关的规范和要求来进行。高层建筑剪力墙的刚度不能过大，刚度的控制指标底部剪重比的计算能满足规范的限值即可。层高和楼层之间最大的层间位移必须要在规定的合理范围内进行严格的控制，同时要考虑到，要是发生地震灾害，整体高层建筑剪力墙在地震作用下受到所出现的偏心问题的影响，也需要严格把控好楼层的竖向构件最大的水平位移情况还有层间位移比情况，确保其在可控制的合理范围内。总之，在优化高层民用建筑剪力墙结构的时候，必须要确保调整楼层对到层间位移和层高的比值具有合理性，科学的调整周期比还有最小的剪力系数，连梁超限的调整也必须要具备合理性，才能进一步使高层民用建筑的剪力墙结构设计具有实际效益和意义。
结束语
通过上文对高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略的分析探究，我们知道伴随不断增加了高层建筑数量还有不断扩大的高层建筑规模，以及社会发展形势要求下对于高层民用建筑的新要求，必须要在高层建筑的设计中有效结合结构优化设计理论，才能提升高层民用建筑的施工效率和质量，以及建设单位的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]尹时博.高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略分析[J].住宅与房地产,2019,528(06):107.
[2]尚超,韩萌.高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略[J].绿色环保建材,2018,140(10):92+95.
[3]杨昊.浅析高层建筑剪力墙结构设计的优化策略[J].工业C,2016:153.
[4]杨昊.浅析高层建筑剪力墙结构设计的优化策略[J].工业C,2016:153.
[5]邱朝辉.民用建筑高层剪力墙结构优化设计分析[J].商品与质量：建筑与发展,2011(11):151-151.
论文作者:刘晨
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/30
标签：剪力墙论文; 结构论文; 民用建筑论文; 高层论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 位移论文; 《工程管理前沿》2019年11期论文;