关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
1.剪力墙结构的概述
1.1剪力墙结构概念
剪力墙结构式是指用钢筋混凝土制成的土墙板充当建筑中框架结构里德梁柱，主要是起到承担各种荷载引起的内力，以及有效控制结构的水平力的作用。这种用钢筋混土墙板承受属相和水平力的结构被称为剪力墙结构。剪力墙结构主要被应用于高层房屋建筑中。
1.2剪力墙结构的优缺点
在高层建筑中应用剪力墙结构，是因为剪力墙结构能起到一定的抗震、抗风以及承担荷载力的能力，并且还能作为高层建筑的隔离墙。同时由于剪力墙结构具有空间小的特点，在使用中通常是采用混凝土结构作为楼层的盖板，既可以让节约高层建筑物的高度，还能够提高空间的利用率。还有一个剪力墙结构在高层建筑中被广泛应用的原因就是它具有很强的抗测力性和承载性。当然，这种剪力墙结构也具有一定的缺点，第一是由于剪力墙的抗测力性好，一旦发生地震，就会引起比较大的地震反应。第二是由于是有混凝土制成的墙板，自重比较大，所以浪费比较严重。第三是在剪力墙结构中墙体一般都是有构造配筋组成的，这种构造配筋，配筋率一般比较低，因此导致剪力墙结构的延性相对比较差。
2.剪力墙在设计过程中应遵循的原则
2.1剪力墙设计原则
剪力墙结构应具有适宜的侧向刚度，其布置应符合下列规定：（1）平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置。特别强调在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并宜使两个方向刚度接近。（2）宜自下到上连续布置，因剪力墙的抗侧刚度较大，如果在某一层或几层切断剪力墙，易造成结构刚度突变。（3）门窗洞口宜上下对齐、成列布置。规则开洞、洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普通应用程序的计算见图较为复核，设计计算结果安全可靠。
2.2对墙体进行受力分析
（1）高层建筑结构的变形和内力可按弹性方法计算。框架梁及连梁等构件可考虑塑性变形引起的内力重分布。（2）高层建筑结构分析模型应根据结构实际情况确定。所取的分析模型应能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况。高层建筑结构分析，可选择平面结构空间协同、空间杆系、空间杆薄壁杆系、空间杆墙板元及其他组合有限元等计算模型。（3）进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，设计时应采取相应的措施保证楼板平面内的整体刚度。当楼板可能产生较明显的面内变形时，计算时应考虑楼板的面内变形影响或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整。
3.剪力墙结构优化设计的重要意义
首先，随着我国的城市化发展，高层建筑的数量和规模逐渐增加，为社会的发展创造了更多的经济效益。高层建筑的缺点在于抗震能力和抗风能力较差，所以对于建筑本身的抗震抗风性能就有着非常高的要求。在进行高层建筑设计时，不但要确保基础强度达到标准，同时也要避免因外力而造成的建筑位移，保证建筑内部结构的稳定程度达到质量标准，而对剪力墙结构的设计是其中的重要内容。
其次，随着高层建筑的高度逐渐增加，建筑本身变得越来越纤细，因此建筑本身所面临的地震和台风风险就会变大。一旦受到相同的作用力，那么很容易导致建筑发生位移，从而使得弯矩出现变化。为了确保建筑结构能够承载相应范围内的变形情况，出去提升建筑结构承载力之外，也要通过剪力墙结构的设计来提升建筑水平刚度。
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第三，在高层建筑结构当中，剪力墙结构的重要性不言而喻，因为其能够在竖直和水平方向上提升建筑的承载能力。从建筑整体结构上来看，通过剪力墙结构设计，能够通过提升侧面刚度来减小建筑水平位移，并能够利用剪力墙结构特点来增强建筑内部钢韧性。除此之外，剪力墙结构也存在着一些不足，例如在空间较大的房屋当中和结构延性等方面仍然没能得到完善。所以当需要对高层建筑内部大型空间进行设计时，一般会采用部分框支剪力墙来替代剪力墙机构的作用。
最后，在对高层建筑设计时，应从水平和垂直两个方向来进行承载力和钢韧性的合理分布。在一定的条件下，需要将剪力墙结构的截面高度制作成为八倍以上墙厚，才能够符合剪力墙结构的要求。在对剪力墙进行设计时，应将其设计成为L形，该形状能够有效提升剪力墙的稳定程度，并能够替身其侧向刚度，从而减少结构自重，达到降低成本的目的。
4.高层建筑剪力墙结构的优化设计措施
在对高层建筑剪力墙结构进行设计时，应满足成对、对称以及周边这几项条件，按照建筑主轴线来完成剪力墙结构的布置，使其成为隔离墙。想要达到这些要求，就需要剪力墙结构设计人员随时了解施工情况，从而确保剪力墙结构设计优化方案的合理性。通常来看，对于高层建筑剪力墙结构设计进行优化主要包括以下几个方面：
4.1结构设计优化
高层建筑中的剪力墙结构一般是按照主轴来进行双向设施，进而形成剪力墙空间结构。由于高层建筑需要进行抗震设计，所以在对剪力墙进行设置时，应严格避免单向设置，而是要提升剪力墙空间，从而降低剪力墙结构的重量，提升建筑的抗侧能力和承载性能。剪力墙结构的墙面应保证规范和简单，所开的空洞应保持对齐，从而形成连梁。应避免出现空洞分布不均的现象，否则会对整个剪力墙结构造成负面影响。在对剪力墙结构进行优化设计时，应对建筑结构进行明确，确保其符合墙体称重能力和水平刚度，通过周期比、位移比等数据来对墙体厚度进行明确。如果发现其无法达到预期的标准，在应继续进行结构优化过程，从而提升剪力墙结构的稳定性，为高层建筑的安全性提供重要保障。
4.2连梁设计优化
在高层建筑的剪力墙结构当中，连梁是其中非常重要的构件，相当于高层建筑抗震设计当中的保险装置，能够对地震产生的能力进行耗散。因此对于剪力墙结构的连梁设计进行优化是非常重要的。对于连梁的设计应保证多次验算，确保连梁的弯曲比能够达到高层建筑的设计标准。另外一方面，在高层建筑的施工过程中，不可随意增加连梁的箍筋和纵筋，否则会导致其无法达到强剪弱弯的基本原则，从而造成连梁剪切破坏的情况。例如：当连梁的跨高比大于5时，刚度不能减少，需要按
4.3位移比设计优化
在对高层建筑剪力墙结构进行设计优化时，应对高层建筑遇到地震后可能出现的位移情况进行计算，从而根据计算出的数据来对剪力墙的水平和垂直构件进行合理设置。在这个过程中，要对构件的刚度进行精确计算，避免随意修改，尽可能的避免高层建筑楼层出现剪切变形的情况。
结束语
总之，现在剪力墙结构已经成为非常重要的建筑结构形式，同时其在实际中也有非常广泛的应用。在进行高层建筑的钢板剪力墙结构优化时，应重点关注其原有的结构特点，分析设计目标，强化建筑质量，因地制宜，提高整个建筑的性价比。在实践中不断完善和提升钢板剪力墙的结构优化，提高城镇居民的居住环境。
参考文献：
[1]王贵福.住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构的优化设计[J].魅力中国,2019,(52):435-436.
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[3]卢娟.建筑剪力墙结构优化设计问题思考[J].建筑与装饰,2019,(17):3,5.
论文作者: 张冰
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第24期
论文发表时间:2020/4/13
标签：剪力墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 位移论文; 《建筑实践》2019年第24期论文;