摘要：现如今，我国建筑行业发展迅速，在整体建筑中，剪力墙结构发挥着重要的作用，尤其是抗震方面。除此之外，常被用作隔离墙，因此结构布置多是沿着主轴线。由于剪力墙结构具有较强的弯曲延性和抗脆性，进行结构设计时，要做好高度、宽度以及厚度的把控，确保其功能作用的发挥。现结合具体实践，分析剪力墙结构的优化设计。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计；优化设计
引言
在城市发展建设过程中通过不断推动高层建筑的建设发展，可以有效解决这一问题。随着人们对高层建筑建设平面空间及安全性要求越来越高，原先传统的框架结构已然无法满足人们的要求。剪力墙结构具有刚度大，钢筋用材量较小，整体性能稳定、节能环保等特点，并且将其应用于高层建筑中可以有效改善高层建筑平面空间，提升高层建筑的美观性，因此在高层建筑设计中得到了较为广泛的应用。
1高层建筑剪力墙结构的设计原则
如今，建筑发展越来越快，形式越来越多。而剪力墙结构以其不可替代的优越性在高层住宅建筑中占有重要的地位。这种结构构造不但有很好的整体性，同时还有很强的刚度，尤其是剪力墙结构具有受水平荷载力的影响时也不会出现过大变形的特点。因此，剪力墙结构在高层建筑设计中的应用十分普遍。在对剪力墙结构进行设计时，设计人员要精准地确定出剪力墙的构造布局，同时要在考虑整体性的基础上，通过计算分析剪力墙的纵横向刚度比例，还需将配筋设计工作做好。在高层建筑中，要把握好剪力墙结构的连梁跨度比，跨度的数值＞2.5，是剪力墙结构最好的跨度比。对于剪力墙结构中所存在的剪力问题，要尽可能地避免发生，要确保剪力墙的弯矩始终在要求的限制之内。经过对剪力墙的构造进行优化之后，需明确剪力墙结构的应用状况值，进而保证剪力设计值和连梁弯距的状态都保持良好，提升剪力墙构造的安全性。此外，设计方案的优化还需依据剪力墙构件的数量来决定，这样可有效地预防剪切变形状况的出现，同时这也保证了剪力墙竖向的构件刚度控制得恰到好处。在设计剪力墙结构的过程中，对于设计所提出的需求，若建筑层间位移无法满足时，通常会提升剪力墙侧向的刚度，进而致使剪力墙平面外刚度减小。设计人员要适当调整洞口两边的位置，管控好墙肢的压轴比，同时对剪力墙需提升的地方进行重点设计，对边际处的结构设计进行优化处理，这样会提升剪力墙边际构造的设计质量。
2剪力墙结构设计分析
2.1剪力墙布置
高层建筑结构设计中，选择剪力墙结构，在进行布置时，要尽量选择隔墙位置，最大程度上减少边缘化构件。按照高层建筑结构设计相关规范，设计的剪力墙，其截面厚度必须要符合轴压比的基本要求。在此建筑物中，连接部位设置的剪力墙，其厚度参数具体为160mm 和240mm 以及300mm；其余部分的剪力墙，其厚度参数是400mm。建筑28层大开间剪力墙结构体系基本的混凝土情况：（1）1层 -2层使用的混凝土规格为C40；（2）3层 -9层使用的混凝土规格为 C35；（3）10层 ~21层使用的混凝土规格为 C30，（4）22-28层使用混凝土等级C25。
建筑18层底部混凝土为C35，建筑33层时底部混凝土为C45，可供参考。
2.2连梁设计
高层住宅剪力墙结构，由于墙长较长时开洞后或开间不大形成连梁，如果出现跨高比较小的连梁，在计算过程中，容易产生过度抗剪的连梁，通常有以下解决方案：①增大连梁的截面积，可以增强连梁本身的抗剪能力，但对梁的刚度相应也会增加，只能增加有限的抗剪承载力。在梁宽固定的情况之下，可以使用加高梁高的方法；当梁高是一定的，可以扩大梁宽，扩大断面的连接刚度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②对设计内力进行调整，在提高连梁截面对提高抗剪承载力没有影响的状况下，可人为的降低连梁的刚度，来控制剪切力的分配比例，并解决了连梁的抗剪性能问题。最简单的控制方法是在计算参数选择时，连续调整连续梁的刚度折减系数，只有在采用内力配筋计算时才可以。在整个计算和非地震荷载作用下，连梁的刚度不会降低，连梁应具有足够的抗弯承载力和抗剪承载力，以满足正常使用的要求。对于跨高比大于5的连梁，应设计框架梁，满足框架梁的要求。③可作水平缝从而形成双连梁、多连梁或其他结构措施，以提高抗剪承载力，如设置交叉暗支撑等措施，以提高连梁的抗剪承载力
2.3对剪力墙厚度加以确定
决定剪力墙墙肢厚度因素有很多，主要为墙肢轴压比、配筋计算等因素，为有效增强剪力墙结构延性，减小墙肢轴压比，需要适当增大底部加强位的剪力墙厚度。在高层建筑剪力墙结构具体设计过程中，需要对剪力墙形状设计加以控制，应尽量避免“一”字型的剪力墙结构形状设计，而采用“L”型、“T”型剪力墙结构形状设计。若应实际工程需要，必须要采用一”字型的剪力墙结构形状时，应注意在与剪力墙外的梁进行搭接时，应采用双向搭接，可以有效增强建筑整体稳定性。基于剪力墙需要承受较大的荷载，因此在对剪力墙进行设计时除了考虑轴压比，还要对剪力墙的稳定性加以考虑，可以结合剪力墙稳定验算公式，在受理变化小的前提之下，适当增加剪力墙的截面，可以有效提升剪力墙的稳定性。与此同时，对于与剪力墙外搭接的梁来说，需要对其钢筋的锚固长度加以注意，采用的钢筋不宜过粗，从而确保墙肢具有足够的厚度，以满足钢筋锚固需求。在实际的建筑工程建设中，为了确保建筑空间不会受到较大影响，一般多会采用20cm厚的剪力墙，并在剪力墙底部加强部分使用25cm或者更厚的截面，但具体截面的厚度仍取决于实际墙肢轴压比与剪力墙稳定性要求。
2.4合理设计过渡层
由于在地震时会给民用建筑底层框架剪力墙带来较大的受力，并且在荷载的作用下，过过渡层的剪力墙墙体的承载力会在一定程度上降低，所以在实际的设计过程中要对其过渡层进行合理的设计。如果对剪力墙的墙体进行计算，当荷载较小的时候计算的结果可能会变高进而降低了其抗震性能。所以，在进行设计时要设置相应的构造柱间，使后续的强过渡层能够提高其传递地震剪切力的性能，进而提升过渡层的延展性能和消耗能量的能力。
2.5剪力墙结构抗震能力的设计
高层建筑中剪力墙结构的设计对抗震能力起着关键性作用，剪力墙水平方向的刚性强度比较大，完全可以抵制小型地震。随着高层建筑刚性强度的增加，它的抗震能力也随着增加，但是成本投入也比较大，因此我们要对高层建筑进行合理的设计，争取做到“低消耗、高效益”。接下来就从这两个方面来提高抗震能力：①控制剪力墙结构水平方向的位移；水平方向的位移要满足高层建筑规定的位移限制值。②地震力的控制；当地震力较小的时候，剪力墙结构的抗震能力和结构位移值会出现满足要求的假象，因此只有底部剪力满足要求的情况下，对位移、内力、配筋进行合理的设置才有意义，同时还要调整剪力墙结构底部的剪力系数，只有深入了解剪力墙结构的设计，才能全面提高高层建筑的实用性。
结语
综上所述，在高层建筑中，剪力墙结构不但能提升建筑的美观性、简洁性、实用性，同时也有助于提升建筑结构的抗侧刚度，同时，也可以有效管控建设成本，提升工程项目的经济效益。此外，节能环保设计理念和居住要求日益深入人心，而高层建筑剪力墙结构的设计和应用，对于减少施工资源消耗、减少环境污染具有重要意义，符合绿色环保型建筑的可持续发展要求。
参考文献：
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[3]李捍文.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].科技创新与应用，2012（9）.
论文作者:陈立欢
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/22
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