摘要：所谓剪力墙就是指纵、横向的主要承重构件为结构墙体的结构。当将墙体放置于建筑中的适当的位置时，它们之间就可以形成一种有效抵抗水平作用的结构体系，同时还可以分割空间。剪力墙是高层建筑中不可缺少的一部分，能够承担各种荷载引起的内力，并且还不能使室内空间合理布局，在进行设计时一定要考虑其经济型、科学性、合理性，充分发挥其作用。接下来，本文将主要就高层建筑剪力墙结构的设计特点以及如何进一步优化高层建筑剪力墙结构设计等几个方面进行详细的介绍和探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计
1结构设计特点
分析高层民用建筑剪力墙结构设计的特点需要了解高层民用建筑结构及剪力墙的具体构造。一般情况下，高层民用建筑对结构设计时的垂直和水平方向上的承载力有相关要求，表现在剪力墙结构设计中即提高剪力墙结构稳定性。剪力墙结构设计要考虑墙体结构抵抗地震等自然震动的能力，尽量避免出现结构变形。由此可知，剪力墙结构设计呈现出高稳定性和高荷载力的特点，剪力墙结构为整体承重结构，可提高结构整体性与美观度。
2剪力墙结构设计的基本原则
2.1调整剪力系数最小原则
对剪力墙的结构进行设计时，尽量使它的框架布置减小，大开间剪力墙结构在高层建筑中是最完美的设计方案，它的侧向荷载、刚性强度也是最佳。另外，尽量调整剪力墙的系数达到最小，但应符合规定的极限范围。剪力墙所能承受地震引起的倾覆力矩不大于高层建筑底部承受地震引起的倾覆力矩的1/4，这样既减少了高层建筑的自重，也减少了剪力墙结构所承受的压力，更降低了自然灾害带来的风险，节约了投资成本。
2.2调整楼层间位移和层高的比例
如果楼层所在的地区很容易发生地震，最大楼层位移的标准值计算出来之后，首先是可以保存在剪力墙结构的整体变形弯曲，但应先计入扭转变形在计入以弯曲变形为核心的高层建筑中。扭曲变形和剪力变形是高层建筑建设过程中主要的考虑因素，更是整个建筑质量的主要不利因素。高层建筑剪力墙竖向荷载是由竖向楼层数量决定的，在施工中，建筑构件的多少来增强竖向的承受力是远远不够的，还要从建设布局整体综合考虑来减少建筑的扭转变形，这样楼层间的位移就不会因为楼层扭转变形发生太大的变化。因此，在建设过程中，不要一味的认为楼层间的位移可以确定竖向荷载的强度，而应该减少竖向扭转变形来增大高层建筑纵向方向的刚性强度、承受力，从而减小楼层之间位移变化的可能。
2.3调整剪力墙结构设计的连续超限
高层建筑剪力墙结构的连续跨高会产生弯曲力矩及剪力太大超过了标准要求，会导致高层建筑出现断裂和居住风险，所以一般剪力墙结构的跨度比控制在不小于2.5的范围内。根据我国相关部门的严格规定，如果跨度比不大于或等于5时，连续梁是不允许被拆除的。选择一个合适的跨度比也是高层建筑的关键，正确选择跨度比可以减小弯曲力矩及剪力过大产生的可能，使整个高层建筑剪力墙的设计结构可以在规定的范围内。在设计中对这方面严格要求，可以大大减少成本花费。在设计中，我们要综合考虑设计过程可能出现的不利因素，不应该只要符合相关部门规定的标准就算完工，比如，建筑物的表面和建设均匀、剪力墙结构要和房屋中心有一定的距离，依次来保证高层建筑的抗变形能力。
3高层建筑剪力墙结构住宅的优化设计策略
3.1剪力墙设计要为后续的建筑改造留有余地
在实际的设计当中应该为后续的设计改造留有余地，保证剪力墙主体在能满足其结构刚性的同时也为门窗的设计的留有空间，切记不能随意建造，要避免重复挖掘门洞。在设置剪力墙的空洞位置时要提前做好规划，将墙体分为若干个部位，并且将门窗均匀分布在这些部位当中。
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3.2对墙身设计环节的优化
在剪力墙结构设计中，需要对墙身设计进行优化，以此来增强建筑结构的整体抗震性能，这是具体设计工作中非常重要的部分。在优化墙身设计过程中，需要做好钢筋合理布置，确保结构中横向钢筋和竖向钢筋能够对应搭配，并有效地将斜截面与正截面的抗剪承载力与抗弯承载力有效结合，以此来完成标准验算工作。并在具体设计中要严格依照规范标准要求，实现剪力墙钢筋的有效配置。合理布置暗柱和端柱，进一步完善一级、二级、三级、四级抗震结构设计，确保建筑结构稳定性的全面提升。另外，在结构墙身具体设计过程中，还要对钢筋之间的距离进行合理布置，全面提高墙身设计的质量。
3.3正确处理剪力墙的墙肢
在设计剪力墙时应该保证它有一定的延展性，尤其在针对一些较高的剪力墙的时候应该尽可能用一些具有较好的延展性并且能够用弯曲的剪力墙来替代原来的剪力墙，提高其机械强度。针对一些长度较大的剪力墙可以通过开洞的方法将长墙体分割成为单个的并且均匀的墙段，这种小墙段不容易出现裂缝，即使有裂缝也较小，进而可以最大限度发挥剪力墙中钢筋的支撑作用。由于大墙肢很容易在地震时发生发生破坏，所以在进行设计时对于那些长度大于八米的墙肢可以采用开洞的方法减少地震带来的影响。
3.4合理布置剪力墙结构
在具体设计剪力墙结构过程中，需要通过合理利用钢筋混凝土来增强剪力墙的承载力，特别是增强剪力墙水平方面的荷载力。因此要合理布置剪力墙结构，确保在满足建筑本身要求的同时，还要考虑到建筑自身的曲线问题，从而对剪力墙进行合理规则布置。
①仔细选择短肢剪力墙。短肢剪力墙结构抗震性能差，在具体应用过程中无法对建筑物稳定性起到保障作用，因此，在选择短肢剪力墙结构时，应综合考虑各种因素，不仅要做到灵活布置，而且还要尽可能地减少建筑结构的重量。②布置剪力墙结构避免出现独立的小墙肢。当剪力墙设计时存在独立小墙肢的情况，会增加建筑施工的难度。因此，在具体的设计过程中，要合理合并开孔，避免使用单独的墙肢，通过合理设置剪力墙有效降低施工难度。③必须确保剪力墙结构的整体刚度。剪力墙刚度与抗震性能和施工时间有直接的关系，所以在设计时，通过合理对剪力墙结构进行布置，以此来确保剪力墙整体刚度，不仅有效地保证了具体的施工时间，而且对增强建筑整体抗震性能也十分有利。在具体控制剪力墙刚度时，要遵循位移限制标准的要求，增强建筑墙肢与连梁超筋之间的抗剪能力，并进一步降低截面设计难度系数。
3.5合理处理边缘构件
剪力墙的边缘构件有两种分别是构造型边缘构件和约束型边缘构件，在设计时应该根据剪力墙的具体结构进行选择。针对那些下部位于加强位置上的和不具有抗震性能的高层建筑的剪力墙应该选择构造型边缘构件，针对那些加强位置和临部上层以及高层建筑和重荷载下墙体的轴压比平均值等于或大于下表所规定的数值时，一般选用约束型边缘构件。
3.6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。
结语
随着当前我国建筑行业的飞速发展，高层建筑的设计需要更为细致，在高层建筑结构设计中，剪力墙的设计尤为关键。进行高层建筑剪力墙的设计工作时，要满足国家和地方的设计规范要求，对每一个细节都要密切把握，同时保证施工的质量和水平，确保严格按照施工控制标准进行管理，保证高层建筑剪力墙的施工质量，从而促进我国的高层建筑的发展。
参考文献：
[1]粟宇.高层建筑剪力墙结构设计分析[J].四川建材，2011，37（5）：38~39.
[2]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材，2011，11（4）：36~37.
论文作者:钟骁珺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/10
标签：剪力墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 荷载论文; 墙体论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第35期论文;