摘要：高层建筑的出现很大程度上缓解了我国用地困难的问题。高层建筑结构设计中，剪力墙结构是非常重要的，其对建筑物整体结构稳定性起到了重要的作用，保证了建筑结构的安全。所以，建筑行业对于剪力墙结构要高度重视，对剪力墙结构的设计方案不断完善，提高设计水平。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
引言
随着我国经济建设的快速发展，我国建筑行业发展迅速。在城市建筑中，高层剪力墙结构使用的范围较为广泛，为了保证高层建筑的质量问题，建设单位要重视剪力墙结构的应用，充分发挥剪力墙结构的作用，最大限度的提升剪力墙的抗压性能，从而使高层建筑结构能够稳定可靠。
1剪力墙结构方案的选择
在确保剪力墙结构安全性的基础之上，才能够对多种方案进行比较，并且还可以将工程项目的造价当成低水平，选择适合高层建筑的结构形式。对于楼层较低的建筑物，比如，层数在18层以下的建筑物，可以使用以往的现浇框架剪力墙结构，因为，在经过计算之后，实际每个墙肢的压缩值获取的值比较小，通常情况下，墙体是呈锥形分布的。加筋结构会提升整个墙体的承载能力，实际使用中，不能将这种作用发挥出来，要通过使用短肢剪力墙结构来对这些问题予以解决。将短肢剪力墙结构用在低于18层的建筑物的时候，就可以实现控制水平地震剪力以及控制结构峰值的作用，如果高于18层，就需要选择普通的剪力墙结构。如果在层数比较多的建筑物中使用短肢剪力墙结构，就无法使刚度满足标准要求，并且还会对结构的安全性产生影响。
2高层建筑结构的设计特点
（1）水平荷载，在实际的高层建筑结构设计中，有一个决定性的因素，也就是水平荷载。从相关的研究结果中可以发现，建筑高度要和建筑物本身重量以及楼面承受的荷载在竖向构件中产生的弯矩和轴力成一次方正比，而水平荷载对建筑结构产生的倾覆力以及在竖向构件中引起的轴力，要和建筑高度成二次方反比。一般来说，建筑高度和竖向荷载是正比关系，即在建筑高度不变的情况下，竖向荷载也是固定的，但是这个时候水平荷载就会受到外界一系列因素的影响，产生较大的变化。（2）轴向变形，在高层建筑结构设计中，设计人员要注意轴向变形，因为竖向受到的荷载力较大，建筑结构中柱体会产生轴向变形，随之影响到连续梁发生弯矩现象，大大减少了连续梁中心支座处的负弯矩。柱体的轴向变形也会影响到预制构件的下料长度，因此在施工过程中，施工人员要根据施工图纸具体的设计方案以及轴向变形数值的大小，来调整下料长度，达到施工标准。（3）侧向位移，在高层建筑结构设计中，侧向位移是其中一项关键的指标，如果面对高层建筑高度较高，那么在水平荷载的大部分影响下，建筑结构的侧向位移就比较明显，同时，设计人员还要将位移控制在合理允许的范围之中。（4）结构延性，在具体的高层建筑结构设计中，还有一项较为重要的设计指标，即结构延性。高层建筑和普通建筑设计方式不同，其带有较大的柔软性，例如在后期投入使用中遇到地震事故，那么高层建筑的架构变形会表现的更为突出。因此，施工人员在进行建设中，为了保证建筑结构的抗变形力，就要在重要的部位选取有效的措施来提升结构的延性，最大程度的保证高层建筑结构的质量问题。
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3高层建筑剪力墙结构优化设计的具体措施
3.1剪力墙平面布置
要想优化剪力墙结构设计工作，相关设计工作者以及施工单位需要高度重视剪力墙平面设置工作，并且在布置住宅结构平面的时候，不仅要使其能够满足使用功能方面的需求，同时，还应该沿着周边对剪力墙进行均匀布置。剪力墙的布置应该做到位置的合理选择，尽可能选择楼梯间、电梯间或者是平面形状比较大的位置，并且要控制剪力墙之间的距离，这样一来才能够充分发挥出剪力墙的作用。
3.2剪力墙边缘构造的设计
目前，剪力墙施工技术在建筑施工中得以广泛应用，而且应用领域不断扩展，该技术具有很好的发展前景。通过大量的工作经验证明，应用了剪力墙结构，对边缘构造进行设计，其截面形式对整体质量的提高有很大的影响。通过在剪力墙边缘增设端柱，可以将边缘构件约束在剪力墙边缘，如果有地震发生，就可以减小建筑结构的破坏程度。对剪力墙边缘构造合理设计，建筑物抗震能力就会相应得到提高。在《建筑物抗震设计规范》规定了相关的设计内容，当采用剪力墙时，应根据建筑物的实际情况对剪力墙端部进行加固，可以提高剪力墙的质量。
3.3优化转换层的结构设计
我国现阶段的高层建筑项目结构功能渐渐走向多样化，在不同形式的发展状况下越发复杂起来。设计人员进行高层建筑结构的设计时，会选择不同部位的设计选择不同的使用功能，这也决定了设计人员要跟随多变的设计方案来采取合理的解决措施。例如，设计人员为了实现建筑结构衔接转换，就可以设置相应的置换构件，优化设计转换层。但是对于转换层的质量以及刚度，设计人员还是要严格把控的，对转换层进行精准计算，找出薄弱位置，然后根据薄弱位置的特征进行优化设计，增强转换层的整体性能，将转换层的作用充分发挥出来。
3.4合理布置剪力墙结构
合理布置剪力墙结构是剪力墙结构设计和优化的第一步。首先，区分普通剪力墙和短肢剪力墙。普通剪力墙是指墙肢的长度（截面高度）与厚度之比大于等于8的剪力墙，即200mm厚的剪力墙，墙肢长度宜大于等于1600mm。短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，各肢截面高度hw与厚度bw之比为5～8的剪力墙。短肢剪力墙结构抗震性能较差，实际工程中，应根据具体工程所在地区、抗震设防烈度、工程地质情况、基础形式等综合考虑造价，慎重选择短肢剪力墙。其次，设置剪力墙结构，防止出现独立的小墙肢。独立的小墙肢的存在会增加施工难度，有必要合理地将孔洞合并起来。最后，应保证剪力墙结构的整体刚度。设计时控制其基本自振周期0.05～0.08n（n为结构总层数）较为适宜。通过这个公式可以确定剪力墙刚度的大致范围，并且保证刚度和剪力墙的层数相匹配，进一步拓展其有效空间和承载力。还可用层间位移角指标来控制。在剪力墙刚度的混凝土控制中，应遵从位移极限规范的要求，以增加建筑墙肢与连梁之间的抗剪性，进一步下降截面规划难度系数。
3.5对墙身设计环节的优化
做好剪力墙的墙身设计工作，是剪力墙结构设计中的重要内容，能够实现对整个建筑结构抗震性能的优化。剪力墙墙身设计工作的实施，需要合理布置钢筋，并且要确保结构中的竖向钢筋和横向钢筋之间能够合理搭配起来，并且实现正截面和倾斜面抗弯承载力与抗剪承载力的有效结合，确保验算工作的标准化程度。在具体落实各项设计工作的过程中，要严格按照相关规范进行，有效配置剪力墙的钢筋。并且对端柱以及暗柱进行合理布置，不断完善一级、二级、三级、四级抗震结构设计，全面提升建筑结构的稳定性。
结语
总而言之，剪力墙结构是高层建筑中常使用的墙体结构，对其进行科学合理的设计，能够有效提升整个建筑物的稳定性，并且还可以保障建筑物的抗震性能。在设计高层剪力墙结构的时候，需要按照建筑物的具体要求，科学合理的设计剪力墙的结构厚度、平面布置结构以及延性和强度，以此来有效日升整个剪力墙结构的稳定性，从而确保整个建筑工程项目的建设质量。
参考文献:
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[3]周浩.高层建筑结构设计特点及心得[J].低碳世界，2016（19）：190-191.
论文作者:陈诗明,刘轶,郑世英
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/29
标签：剪力墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 建筑结构论文; 荷载论文; 建筑物论文; 结构设计论文; 《防护工程》2019年11期论文;