摘要：在建筑行业朝着高层建筑形式快速发展的过程中，剪力墙结构的运用越来越广泛，需要将剪力墙结构的优势发挥到最大，以提高建筑的安全性和抗震性。因此需要结合实际情况进行科学合理的设计剪力墙结构。本文笔者根据工作实践经验对高层建筑剪力墙结构优化设计进行了分析探讨。
关键词：高层建筑，剪力墙结构，优化，设计
前言
在建筑墙体的诸多结构设计方式中，剪力墙是较为常见的。其针对建筑底层的设计，主要是借助混凝土和钢筋，因为二者具有很好的牢固性和凝固性，同时针对建筑上层还能实现一个多层砌体的结构。墙结构的建立，是上层施工时期的关键设计，即针对多层砌体结构设计，是重要的施工环节，亦是建筑结构设计中的关键之处。
1剪力墙结构的概述
在建筑中应用剪力墙结构的时候，不仅要协调好与建筑物整体布局之间的关系，另外，对建筑物的平面结构也需要加以关注。在整体建筑中，剪力墙结构作为重要的构件，不仅具有抗震性，还能抗风，并且对荷载力进行传导。对于建筑物而言，剪力墙结构还能作为隔离墙，所以其还成为了整个建筑的主要承载。剪力墙结构的一大特点是空间小，因此，剪力墙结构使用时，楼层的盖板一般用的都是混凝土结构，如此不但楼高得到了节约，同时空间利用率也大大提高。剪力墙结构得到普遍使用的另一个关键因素便是剪力墙结构的性能好，指的是抗侧力和承载性方面，这在空间和整体结构上都有体现。剪力墙结构也存在缺陷，例如，建筑物的设计灵敏性不足，存在明显的空间间距局限，并不适合大型建筑。高层剪力墙住宅结构设计的经济分析:(1)剪力墙结构具有很好的刚度和整体性，而且能节约用钢量。就高层住宅而言，开间都很小，有着很多的分隔墙，现浇剪力墙的运用能减少承重墙，更为经济适用。此外，剪力墙的外观较为齐整，避免了露梁、露柱的情况，这就为室内设计布置提供了方便，所以现浇剪力墙结构被广泛应用到在高层住宅中。(2)剪力墙结构设计中需要关注一些存在的问题。该结构的抗侧刚度较大，结构的周期不长，具有较大的地震响应;该结构的墙体多一分，建筑物的重量就会更重一分，相应的也会有很大的地震反应，进而导致浪费的情况;该结构的墙体以构造配筋为主，若是配筋过低，那么结构的延性就会不好。所以，剪力墙结构要遵循相应的规范要求，为了达到安全经济适用的效果，就一定要做好实际判断，合理控制结构水平位移与地震力，并且对结构的内力、配筋进行考量。
2剪力墙设计的原则
2.1楼层最小剪力系数的调整原则
在设计中尽量减少剪力墙的数目分布，尽可能对较大剪力墙结构进行优化设计，加强对结构的横向刚度的提高，将层间剪力系数的最小值接近标准的极限值，但这将满足在短肢剪力墙底部的第一振型结构在地震作用下的倾覆力矩不大于40%。这一原则是为了减轻结构的重量，降低成本，还有就是尽可能预防降低可能的地震危害。
2.2楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
在剪力墙设计中，还要考虑楼层间的跨度，以及层级之间的高度比，这是为了科学计算地震发生时建筑可能出现的位移范围，进而精确计算如何最大化调整剪力墙的规格，在不消除弯曲变形的结构前提下形成一个整体，应包括在扭转变形的高层建筑的弯曲变形。可以看出，楼板的扭转和剪切变形是高层建筑中最重要的考虑因素。垂直构件的数量决定了剪切变形的控制，但即使构件数量足够，布置不合理，扭转变形量过大，仍不能达到层间位移的要求。因此，高层建筑只能基于水平的位移是不够的分析，增加的垂直构件的刚度，并应尽可能地减少可能的位移量。
2.3剪力墙连梁超限的调整原则
由于剪力墙的跨高比小于2.5就可能出现弯矩与剪力的极限，所以一般不能小于2.5。连续梁的规格不应该被减少到5以下。当跨度为5~6的范围内时，连续梁必须拆除，刚度也要被减少，否则会引起弯矩和剪力超过极限值。这一点，如果具体的工程设计中充分而合理地考虑了之后，就可以使得该项目的成本减少很多。
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3剪力墙结构设计优化措施
3．1墙体配筋的优化设计
在剪力墙结构中，针对墙体配筋进行优化设计，首先就要做好材料的选择工作，最重要的就是选取钢筋材料，对钢筋的诸多不同类别的合格证明进行检查，钢筋进场之前最先要完成的便是这一工作，钢筋只有达到标准后才能入场。剪力墙结构墙体的配筋基本上都是要在内部安设垂直钢筋，在外则要安设水平钢筋，这主要是由于和其它部分相比，地底下的墙体配筋更多一些，另外地下水土会导致很强的压力。就配筋而言，一般情况下只要与建议标准相符即可，或是符合工程测算的最小配筋率。根据实际条件来进行剪力墙的优化设计可以有助于降低投资成本。特别需要重视选择剪力墙的厚度，无需一定要定最小厚度200mm，只要结构计算要求达到了，180mm或160mm的剪力墙都是可以的。
3．2连梁的优化设计
在一些剪力墙结构标准中，对连梁的设计要求提出了明确规定，若连梁的跨高比大于5，就要以框架梁的要求为准则来进行设计，也就是说，这类连梁不能降低刚度。但是连梁跨高比在5～6时，就需要减少刚度，不然就会导致剪力过大，从而提高建设工程成本。解决办法在于让跨高比大于6，如此，钢筋混凝土的使用量就能明显减少，投资成本也能得到有效的降低。
3．3层间位移比和最大位移的优化设计
按照规定要求，对经常受到地震作用标准值导致的楼层弹性层间位移的最大值进行计算时，要忽略高层变形建筑物，很多不将整个弯矩变形也归入到扭转变形。因此，拿高层建筑来说，对楼层间和剪切变形进行制止是第一要务。以垂直构件的限制数量为依据能够对剪切变形加以制约，若是不能科学的布置单数构件，同样也会有扭转变形产生。因此，就高层建筑而言，要使扭转变形尽量减少，不能对构件的刚度随便增加。
3．4加强剪力墙结构均衡设计
针对高层剪力墙结构，要求工作者采取合理措施来进行均衡设计，以便剪力墙结构能够更加的平均受力，这不但有助于促进工程安全性能的提高，还能促使结构更加合理，另外，对于高层建筑节约造价成本也很有帮助。要想合理设计剪力墙结构，就要以建筑物的平面布局为依据，对各种情况进行综合分析，制定最佳优化设计方案，这就需要以施工场地的实际情况为依据，从而将最佳的剪力墙结构设计出来。此外，施工人员的施工要严格以设计方案和施工图纸为依据，如此，施工的质量才能得到保障，尤其是剪力墙结构的质量才能得到保障。
3.5剪力墙底部加强部位的设计优化方法
高层建筑的自重是十分可观的，所以单凭剪力墙自身的承载能力，很难完全满足承重需要，这就需要对剪力墙的承重能力进行加强，通常可以在其底部设置加强墙。当然，设置加强墙会导致整个墙体的受力体系出现变化，就需要进行有效的优化设计。实际施工中，一般会有以下两种设计优化方法。①针对一般的剪力墙结构，在设计加强墙的时候，限制加强墙的高度，在总高度的1/8为好，高度确定后，可以根据受力计算出所需要的墙体厚度；②剪力墙的底部本身就有一些特殊结构，这时候就要在高度上进行更加精准地设计，还有在一些特殊情况下，为了加强剪力墙的约束力，需要优化边缘部件与底部固定。
4结语
通过上面的论述我们知道，为了在将来的行业竞争中占有绝对的主动权，建筑企业就一定要更加重视建筑结构设计，特别是要对高层建筑剪力墙结构的优化设计予以关注和重视。只有这样，才有可能确保整个项目的施工质量，因为这部分发挥的是关键性作用，所以务必重视起研究设计技术的相关工作。
参考文献
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[2]李华波，黄征.浅谈高层建筑剪力墙结构优化设计分析[J].城市建设理论研究，2012，(33):12．
[3]张宝华.浅述框架－剪力墙高层建筑结构优化设计研究[J].新建设:现代物业(上旬刊)，2012，(08):82－83．
论文作者:李渊1,李懿2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：剪力墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 位移论文; 刚度论文; 优化设计论文; 墙体论文; 《基层建设》2017年第14期论文;