临安市建筑设计院有限公司 浙江杭州 311300
摘要：随着人们对于高层建筑的需求增多，大量的高层建筑在各种用途的建筑中出现，这在一定程度上能够有效利用土地使用面积，符合当前社会经济发展的需求。对高层建筑中的剪力墙的应用更能有效的体现出其很好的优势。不但能够满足建筑最基本的使用功能，还能够对人们日益增长的个性化需求以及工程经济性需求和耐久性的要求都可以实现。本文对高层建筑剪力墙结构优化设计进行了探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
建筑企业若想在未来的建筑行业竞争中获取更多的主动权，就必须加强对建筑结构设计的重视。尤其是高层建筑剪力墙结构设计对整个高层建筑项目的施工质量保证具有关键性作用，必须重视对设计技术的研究和不断探索。
一、剪力墙结构设计的基本原则
1、调整楼层最小剪力系数方面的原则
在进行剪力墙的设计中对于其构件尽可能的减少布置，其中最佳的设计方案就是进行大开间剪力结构的布置，使得侧向刚度结构能够达到最好的状态。同时，楼层间的剪力系数也要确保较小，但是不能超过相关规范规定的范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩以及和整体总底部承受的地震倾覆力比一定要不大于1∶4，这样不但能够将结构自身的重量减小，并且还能减少地震所带来的损害，可节约成本。
2、调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
在对规范规定的最大楼层间的位移进行计算时，假如建筑所处地区出现地震的情况比较多，对楼层的标准值在进行计算时可以将结构的整体弯曲变形进行保留，在以弯曲变形为主的建筑中需要计入扭转变形。在高层建筑当中重点需要考虑的就是楼层间的剪力变形以及扭转变形。结构的剪切变形主要是通过竖向构件的数量进行确定的，在实际的工程中，有很多构件还是很难满足的，同时还需要加强对构件的合理布局，如果布局不合理，就会导致产生扭转变形，那么楼层间的位移就很难达到要求。所以，相对高层建筑来说，不能简单的只是利用楼层间的位移来进行竖向构件刚度的确认，同时还需要尽可能的减少扭转变形。
3、调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比如果太小就会出现弯矩和剪力过大的情况，这样就超过了相关规范限度，跨高比一般不小于2．5。按照相关规定的要求，在跨高比小于5时，连续梁是不能进行折减的，对跨高比的合理选择能够有效的避免剪力和弯矩过量。在进行结构设计中对以上所述有效合理的利用就能够在一定程度上降低工程成本。在对剪力墙的结构设计中，不仅需要符合相关规定，还需要加强对其他方面因素的考虑，对建筑物的立面以及平面一定要尽可能的确保均匀，并且剪力墙结构一定要远离房屋中间，这样是为了确保房屋的整体抗扭能力。
二、高层建筑剪力墙结构优化设计
1、加强剪力墙结构均衡设计
高层剪力墙结构的均衡设计需要工作人员使用合理的对策，促进剪力墙结构的受力平均，这不仅仅可以提高工程的安全性能和结构的合理性，而且还可以节约高层建筑的造价成本。剪力墙结构的合理设计需要工作人员依据建筑物的平面布局状况得出剪力墙结构优化设计的方案，在设计人员设计好剪力墙结构方案的同时还要制定出符合设计要求的管理条例，加强对剪力墙结构的检查和监督，增强施工人员的安全意识和管理团队的科学管理水平，保证施工人员严格按照设计方案和施工图纸进行施工，保障施工的质量，特别是剪力墙结构的质量。
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2、高层剪力墙结构方案的优化设计
（1）剪力墙设置方向上应该沿着主轴的方向完成双向的设置，这样能够保证空间结构的完整性；对于避震用的剪力墙结构，应该尽量防止出现剪力墙的单向布置，而在不同的受力方向上的抗侧刚度的大小上也应该尽量相等，这样能够使得建筑内部空间结构工作性能的稳定性得到相应的保证。在保证剪力墙结构的抗侧刚度以及承载力上的条件之后，可以对剪力墙的结构进行设计，尽量减小其结构的重量，从而增加建筑内部结构的可操作空间。
（2）对于剪力墙墙肢的截面来说，应该尽量保证其简单和规则。为了保证剪力墙结构在竖向上的刚度及应力的规则，需要保证剪力墙在门窗等位置上对齐的进行布置，能够使得结构设计的简单和安全。对于墙肢上刚度相差较大的洞口，需要将墙内的钢筋设置成一定的框架模式来应对可能出现的错洞或者叠合错洞的情况。对于出现的较长的剪力墙，为了对其结构的刚性进行保证，防止出现以为脆性出现的结构的剪切破坏，应该在合适的位置开设洞口，保证分开的墙体的高度在截面长度的两倍之上，并且需要利用弱连梁进行连接。在剪力墙平面外的稳定性方面，因为剪力墙在平面内外上的刚度和承重能力上的不同，应该通过设计平面外的弯矩来对剪力墙平面外的稳定性进行保证。当出现剪力墙平面外的楼面与剪力墙墙肢的连接时，应该采取适当的措施来对连接部分弯矩对墙的影响进行控制。
3、剪力墙结构墙体配筋的优化设计
关于墙体配筋在剪力墙结构中的优化设计，首先要选择优质的材料，其中钢筋材料，质量验收合格是钢筋进场前的首要工作，剪力墙结构墙体配筋大多数需要把垂直钢筋安置在内部，水平钢筋安置在外部。这是因为地底下的墙体配筋相对于其他部分较多，而且地下水压和土压造成的压力较强，剪力墙结构的配筋通常符合建议标准和工程测算的最小配筋率即可。依据实际现状制定的剪力墙优化设计能够较好的减少投资成本。对剪力墙厚度的选择尤为重要，不必特意把最小厚度定为200mm，在满足结构计算要求的前提下也可采用180mm 或160mm 剪力墙。同时，剪力墙的高度和厚度息息相关。
4、剪力墙结构连梁的优化设计
相关剪力墙结构标准中明确提出，如果连梁的跨高比大于5的时候，就需要按照框架梁的要求展开设计，这也就是表示，跨高比大于5 的连梁，它的刚度不可以减少，然而当连梁的跨高比在5～6 时，一旦刚度不减少，很有可能造成剪力过大，使得建设工程的成本增加，浪费资源。解决方法就是使跨高比大于6，这样就可以减少钢筋与混凝土的使用量，节约投资成本。
5、层间位移比和最大位移的优化设计
依据规定，在核算常遇地震作用标准值造成的楼层最大的弹性层间位移时，把高层变形建筑物排除以外，大多数不扣除整个结构的弯矩变形，同时算入扭转变形。所以，以高层建筑为例，首要的任务是制止楼层间和剪切变形。根据制约的垂直构件数量可以制约剪切变形，一旦单数构件布置不科学，就会产生很大的扭转变形。所以要采取适宜措施减少扭转变形，且不可以随意增设构件的刚度。
6、楼层最小剪力系数的优化设计
在符合短肢剪力墙承担的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩低于40%的情况下，需要最大限度降低使用剪力墙，将大空间剪力墙布置方法作为目的，促进楼层最低剪力系数靠近标准规范。此方法的应用可以加大剪力墙结构的刚度和减少自重，将地震作用造成的消极作用降到最小。
综上所述，建筑剪力墙结构设计对整个建筑项目的施工质量保证具有关键性作用，必须重视对设计技术的研究和不断探索。另外，建筑的各部分结构之间是具有精密联系的，不能将其切割、分立，要利用剪力墙结构设计将整个建筑的各部分进行联合，使其成为一个统一的整体，这对提高建筑的结构质量具有重大意义。
参考文献：
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[4] 肖龙.剪力墙在高层结构设计中的应用[J].建材与装饰.2016（01）
论文作者:梁毅
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/26
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 剪力论文; 楼层论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 《基层建设》2016年10期论文;