陈晶
北京方州基业建筑规划设计有限公司 北京市 100044
摘要：随着高层建筑项目的增多，在高层建筑结构设计中，剪力墙设计是十分重要的一个环节。在高层建筑剪力墙的设计工作中，我们必须既要把握好整体的设计，保证剪力墙的整体设计质量，同时又要确保剪力墙的关键部位和特殊部位得到有效合理的设计，针对细节进行具体的分析，立足于科学的设计理念，设计出切实可行的剪力墙方案。本文就高层建筑剪力墙结构设计展开探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计；优化
引言
伴随着中国经济实力和科学技术的不断发展与进步，综合国力和国际地位也在不断地提高。在这样的形势下，使中国城市化建设的脚步逐渐加快，同时给建筑行业带来了极大的挑战。从目前的情况来看，中国建筑工程逐渐以高层建筑为主，对于剪力墙结构的设计要求也越来越高。对于高层建筑而言，剪力墙结构设计的质量对于整体的质量产生重要影响。文章以高层建筑剪力墙结构设计为主线，进行简要的分析和描述。
1高层建筑剪力墙结构优化要点
1.1剪力墙概念
在建筑当中，高层建筑的剪力墙，是一种广泛大面积使用的墙体结构，其墙体结构最主要使用的是钢筋混凝土，利用建筑板的交错来达到楼层的承重能力，关于剪力墙的建造，最主要的目的就是要有稳定性及安全性，要利用好剪力墙的结构来进行楼房的抗震，满足高层建筑的每一个需要。在建筑当中，剪力墙要有很大的承重能力，并且让楼房看起来非常简洁大方、美观实用，同时要满足大众的审美和需求，提供很大的空间，且有结构设计感，满足城市的居住需求。
1.2剪力墙结构
一般来说，剪力墙结构是沿着主轴，进行双向布置，组建空间结构。高层建筑对抗震性能，有着相应的要求，所以在布置时，多采取双向布置，通过增加空间面积，减少重量，进而增强抗侧刚度以及承载能力。设计环节，要注重结构分析，设计的结构必须要达到墙体水平面内抗侧刚度以及承重能力等的要求，依据位移和周期比等，确定建筑墙体厚度。如果没有达到指标要求，需要继续进行优化。
1.3配筋
配筋会对整个建筑工程的成本产生重要的影响。在设计阶段对结构设计方案进行对比和分析可以了解到，剪力墙的配筋需要严格遵守规范要求，根据最小配筋率进行配筋。采用科学合理有效的方式对墙体厚度进行控制，从而能够达到控制钢筋使用量的目的。在当前钢筋设计方案当中，水平钢筋一般在建筑的外侧，而垂直钢筋在内侧。在实际工作的过程当中，需要根据建筑工程的实际情况进行适当的优化与调整，从而达到在保证施工质量的前提下，控制成本的目的。
1.4连梁优化设计
高层建筑中，剪力墙结构的构件中，连梁起到积极的作用，能耗散地震能量，因此必须要做好优化设计。对于连梁的强剪弱弯，必须经过多次试验，进而保证连梁的性能。建设环节，必须按照连梁纵筋和箍筋设计方案执行，以免纵筋出现没有达到强剪弱弯要求、箍筋出现剪切破坏等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.5位移比优化
目前，在中国当前高层建筑结构设计工作当中，进行剪力墙结构的设计，要想保证其作用与结构性能够得到充分的展现与发挥，必须要把地震的情况考虑在内。当有地震发生时，建筑物会产生层间位移，需要对扭转变形等相关数据进行准确的计算，然后对剪力墙的垂直构件数量和水平构件数量进行科学的设计，最大程度的防止变形情况发生。
1.6结构计算优化
剪力墙结构优化设计时，要注重结构计算优化。以周期折减系数为例，当填充墙数量比较多时，参数选择范围为0.9-1.0。若填充墙数量很少，参数选择为1.0。一般来说，建筑主体结构刚度约大，填充墙给建筑主体结构造成的影响就越少。
2高层建筑剪力墙结构优化实例分析
2.1案例概述
就某个高层建筑工程而言，建筑一共有18层，并且地下有1层，整个建筑物的总长度参数是72米，建筑高度参数是54米，长与宽的比值为3∶2，高与宽的比值为2∶7。在高层建筑结构设计之时，采用剪力墙结构的方式，剪力墙的主要作用是承受建筑自身的荷载。要想从根本上保证剪力墙结构能够真正发挥出自身的作用，在建筑设计阶段，相关的设计人员需要对剪力墙进行不断的改进和优化，以实际情况作为根本依据，从而制定出最佳的方案。然后再以此作为依据，对该建筑剪力墙的结构进行优化分析。
2.2剪力墙布置方案
为了保证剪力墙结构的设计合理符合要求，需要对剪力墙的数量、剪力墙参数、布置位置进行分析设计。同时由于建筑的整体经济性要求，需要保证底部肩梁与楼层的面积比值。考虑建筑结构的外观和使用性能，采取了不规则的建筑结构平面，同时由于结构的设计要求，需要剪力墙以连续的形式从下而上连续分布，为了满足这一要求，采用的方案是适当的增减左右剪力墙与轴线上下剪力墙的尺寸，实现对结构扭转参数的控制。
2.3结构的选择
在本次工程当中，对于连接体的设置已经实现第八层与建筑顶层之间的连接，其结构具有较高的复杂性。建筑塔楼和连接结构之间的连接以强连接或弱连接的方式为主，就此工程而言，如果采用强连接的方式，若出现地震的情况，在荷载的作用之下，需要承担的轴向力和弯矩过大，根本不能满足协同变形的要求。不仅如此，由于偏心的影响，很容易出现超限的问题，从而很难达到抗震的效果，无法达到设计要求。地上部分的建筑第八层需要完成连接体的设置，而连接体的跨度较大，从而使得强连接的方式并不适用，最终确定以弱连接的方式来进行施工，并且采用钢结构的活动支座作为主要的连接结构。
2.4建筑材料
建筑施工中使用的材料对于高层建筑剪力墙的质量也具有重要的影响，并关乎着整个工程的质量。因此在该项目的设计中，需要重视材料的控制。（1）总体设计思想。高层建筑不同于一般的建筑，由于其层数高，对建筑材料的要求更为严格，以保证结构能够达到其承载能力。基于此，设计人员提出了以下的设计要求，即采用高强混凝土和高强度钢筋进行建筑结构的设计施工，保证该建筑的强度、变形和稳定性得到要求。（2）混凝土设计。混凝土是高层建筑结构中最常使用的材料，对于混凝土的质量控制也是十分重要的，使用强度过低的混凝土，不仅会影响建筑的质量，还会造成安全隐患。因此规范给出了高层建筑剪力墙的混凝土强度要求：主要承重构件要使用强度不低于C20，且不应大于C60。（3）钢筋材料设计。除了混凝土的设计，还要进行钢筋部分的设计，保证承载力和变形达到控制要求。在进行钢筋的选材时，要确保钢材的强度和焊接性能达到要求，并在施工过程中始终遵循“承载力相等”的原则展开钢筋配置。
2.5剪力墙布置
在进行结构设计的过程当中，需要对剪力墙的结构进行选择，在进行实际布置施工之时，应当最大程度地选择隔墙的位置，从而能够保证边缘化构件得到适当的减少。就高层建筑结构设计的相关规范而言，本次工程设计的剪力墙，其厚度一定要满足轴压比的基本要求，比如过去连接部位所设置的都是剪力墙，其厚度参数是160mm、240mm以及300mm，其他部分的剪力墙厚度需要控制在400mm。建筑当中各层的剪力墙所使用的材料为混凝土。
2.6高层建筑剪力墙结构优化策略的总结
在进行剪力墙结构设计时，为达到优化设计的要求，可采取以下措施：（1）优选结构设计方案。建筑高度不同，剪力墙结构设计遵循的要求就不同，要同时考虑材料和高度的要求。一般来说，建筑物层数小于20，尽量选择短肢剪力墙。通过将混凝土结构设计为砌体墙体，减少结构重量。若层数超过20层，尽量选择框架剪力墙。（2）进行剪力墙结构优化，要保证结构的均衡。
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]朱晓霞.建筑剪力墙结构设计分析[J].住宅与房地产，2016（30）.
[2]张凯.高层建筑剪力墙结构设计分析[J].低碳世界，2018（9）.
论文作者:陈晶
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/6
标签：剪力墙论文; 高层建筑论文; 结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;