摘 要：随着经济水平的不断提升和建筑结构设计整体水平的持续进步，建筑结构设计中剪力墙结构设计得到了越来越广泛的应用，其优化设计对确保建筑的安全性有着重要的意义。需要设计人员考虑到诸多的设计要素，避免对于建筑结构的稳定性造成影响，从而设计出具有良好工程性能的建筑结构。本文分析了剪力墙结构设计原则，并对建筑剪力墙结构的优化设计进行探讨。
关键词：建筑结构；安全；剪力墙；优化设计
引言：
随着城市内高层建筑越来越多，人们对建筑的安全性有了更高的要求。建筑剪力墙的优化设计对整个建筑工程的质量与水平有着直接的影响。对此，相关建筑单位需要对剪力墙结构设计过程中存在的问题进行分析，依照建筑物的实际情况以及建设要求对剪力墙的结构设计进行详细的优化设计和计算，采用科学合理的优化措施完善结构的设计，从而确保工程安全性。
1、建筑剪力墙结构的优化设计原则
剪力墙设计的重要性体现在其能够直接的对于建筑结构的稳定性产生较大的影响。不同种类的剪力墙设计自身各自都有不同的受力特点，因此设计人员应该建筑结构的具体需要来选择合适的剪力墙结构类型,以增强建筑强度和抗震能力，通过对剪力墙进行结构设计上的优化调整，使其在材料用量上有所减少，提升其经济性，并且在结构的抗震性能上也有所提升。在剪力墙布置过程中非常关键的一个问题就是要保证力所具有的均衡性，因此这意味着设计人员应当注重通过建筑中心同刚度中心距离的接近来避免建筑出现扭转效应。在一般的剪力墙设计中都会选择沿着建筑的主轴进行剪力墙的布置，亦或者是其他方向进行双向的布置，从而构成一个完整的空间构造，从而确保其在空间构造上的平衡性，可以保持墙体的空间稳定性，从而提升建筑的抗震能力。剪力墙设计人员在进行剪力墙结构优化布置时，需要根据具体情况对剪力墙结构的设计进行优化。第一，根据工程的实际情况进行设计、选择，确定剪力墙结构使用的数量、规模等，避免出现使用不合理的情况。第二，在实际应用时，需要遵循安全性的原则进行合理的采用，要确保建筑结构在应用剪力墙结构后的牢固性与安全性。第三，剪力墙结构优化布置过程中，应注意依照工程的相关要求与标准，进行规范的施工作业。剪力墙是关键的抗震构建，因此在设计时需要对剪力墙的适宜刚度与数值进行综合分析,设计人员需要在确保剪力墙安全性的前提下，剪力墙的数量有合理的把握。根据建筑的平面布局及功能，合理布置剪力墙，得到合理的整体刚度，从而能够促进建筑工程整体强度的有效提升。
2、建筑剪力墙结构设计的优化措施
2.1制定合理的剪力墙结构设计方案
建筑剪力墙结构具有较强的综合性能，由于建筑工程包含众多的建筑内容，有着不同的结构及要求，加大了墙体设计的难度。当前一些建筑单位的工程设计人员在进行剪力墙结构设计的过程中，对项目的实际情况缺乏全面的了解，没有将建筑物的各方面的功能性考虑的设计环节中，导致优化设计方案与工程项目的实际情况有所出入，使建筑物结构布置存在极大的不合理，无法实现建筑物的各项功能发挥应有的作用。设计人员在优化设计步骤的过程中应当对于剪力墙结构设计的步骤进行充分的了解,在保障建筑结构的施工安全的基础上，根据工程现场的实际情况与施工需求，对剪力墙结构设计方案进行合理的选择。就剪力墙在构造上的特点而言，其平面在刚度和承重上有着相当大的内外不同，其内部的刚度和承重要远远高于外部的刚度和承重。为了保证剪力墙在整体上的稳定性，则应当对剪力墙外平面的弯矩进行适当的控制，并且在进行外平面同墙肢的连接时一定要对其进行加固以免梁端的弯矩对建立起造成不利影响。剪力系数的调整要以总体的剪力墙设计方案为其基础，减少高层建筑中剪力墙的实际布置面积，从而确保其结构在侧向刚度上能够满足高层建筑的需要，进而使楼层的剪力系数与方案规定的数值相接近，以减轻建筑以及剪力墙本身在结构上的自重，以减小高层建筑因地震而受到的损害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在一般的剪力墙设计中都会选择沿着建筑的主轴进行剪力墙的布置，亦或者是其他方向进行双向的布置，从而构成一个完整的空间构造,以免影响建筑整体上的抗震性能。
2.2优化墙体平面形状
剪力墙的结构设计需要严格按照相关规定与标准进行，对墙体设计时应对在水平地震作用之下的内力根据实际情况进行调整，强化薄弱的区域，并对墙面的平整度进行调整从而促进施工的顺利进行，确保墙体平面的形状与方案中的设计保持一致，使建筑在结构布置以及平面布置方面所具有的要求能够得到保障。设计人员在剪力墙基本结构设计的过程中应当确保其能够更加符合现今建筑的建设需求和设计特点，确保剪力墙沿建筑高度通高设置，并根据结构受力特点自下而上逐步减弱墙体刚度，以避免发生整体结构竖向刚度的突变情况。规则、简单的墙体设计，可以使高层建筑的受力更加均衡，保证应力分布的均匀和规则，从而增强剪力墙的整体受力抗压能力。在建筑平面、竖向结构的布置时，需要充分结合建筑结构的特征对墙体平面的形状进行设计，根据对墙体结构的分析，发现墙体的薄弱部分并对其进行强化。在墙体平面形状的优化过程中，需要确保结构刚度的均匀分布，对平面与突出部分的长度进行控制。其次，在结构选取时，要充分考虑墙体结构的性能，采用布置规则的结构，从而使剪力墙整体的结构设计的水平。
2.3进行合理的成本控制
剪力墙结构设计优化的过程中，需要结合经济合理性进行目标的设置。为了使结构体系作用能够最大的发挥出来，在设计过程中，应对材料的力学性能加以利用，结合工程报价，对建筑材料进行合理的选择，从而确保剪力墙结构设计方案与工程的实际情况相适应。例如，在框支剪力墙的结构中，可以采用短肢剪力墙增强其整体的刚度，根据工程成本对使用量进行合理分配，从而在保证前提机构安全性的同时，对项目资金进行合理的控制，从而实现成本节约的目的。在高层建筑的整体结构体系中，除了必要的门窗洞以外，还需要进行结构洞的设计，因此在剪力墙设计时，尽量减少水平结构洞的数量，减少边缘构件的数量，达到节约成本的目的。
2.4合理布置剪力墙
在建筑工程中，墙体结构的承载力对建筑的安全性、平稳性有着很大的影响，一旦墙面出现裂缝，将会大大削弱墙体结构的承载力，使剪力墙失去应有的作用，对建筑质量造成影响。在工程设计规划的阶段，为了节省资金而降低工程造价，忽视了剪力墙布置的分析工作，导致在具体施工的过程中，平面的设置与墙体的实际情况产生较大的差异，从整体上削弱剪力墙结构的刚度，甚至使墙体裂缝发生概率增大。在进行建筑结构平面布置时，需要充分考虑建筑物的使用功能，对剪力墙的位置进行合理的选择，其由上至下的连续性，以免出现刚度突变的情况，应尽量选择平面形状较大的区域，如楼梯间、电梯间等位置。为确保剪力墙作用的发挥，注意墙体与墙体之间距离的把控。同时，应沿着主轴的方向对剪力墙进行针对性的设置，从而能够有效发挥出剪力墙的抗震效果。在布置的过程中，应避免采用单向布置的方式，对短肢剪力墙的数量严格控制，以提升剪力墙布置工作的有效性，提升工程施工的整体质量水平及效率。为了保证剪力墙在整体上的稳定性，则应当对剪力墙外平面的弯矩进行适当的控制，并且在进行外平面同墙肢的连接时一定要对其进行加固以免梁端的弯矩对建立起造成不利影响。
3、结语
总而言之， 剪力墙设计始终是建筑结构设计的重要组成部分。因此设计人员需要对于剪力墙设计的内涵有着清晰的了解， 在对剪力墙结构进行优化设计时，需要根据工程实际需求选择剪力墙结构设计方案，对墙体平面形状进行优化，加强剪力墙平面布置，从而使后续的施工能够顺利进行。
参考文献：
[1]黄彩云·高层剪力墙结构住宅优化设计问题初探[J]门窗，2015，（4）
[2]杨现东.高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].四川建材,2016,(02)
论文作者:郭兰兰
论文发表刊物:《城镇建设》2019年16期
论文发表时间:2019/9/26
标签：剪力墙论文; 结构论文; 墙体论文; 建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 平面论文; 《城镇建设》2019年16期论文;