高层建筑剪力墙结构优化设计要点研究

高层建筑剪力墙结构优化设计要点研究

李振 1 刘海洁 2

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2.身份证号: 37078119900921****

摘要：近年来，随着经济的发展和社会人口的持续性增加，高层建筑不断增多。由于剪力墙结构具有整体性较强、刚度大、用钢量较小等特性，被广泛应用到高层建筑中。设计者要高度重视研究剪力墙结构，将剪力墙结构的优势发挥到最大，以提高建筑的安全性和抗震性。本文首先对高层建筑剪力墙结构进行概述，然后分析了高层建筑剪力墙结构的现状，最后重点对高层建筑剪力墙结构优化设计要点进行研究，以供参考。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计

剪力墙结构在我国众多高层建筑墙体结构设计中是相对比较常用的一种设计方式，这主要是由于剪力墙结构刚度大，但是用钢量比较少，并且整体性能比较好，非常适用于高层建筑，也是设计者备受青睐的一种设计方式。

一、高层建筑剪力墙结构概述

剪力墙结构是一个由钢筋混凝土墙组成的承重系统。剪力墙结构是指竖向钢筋混凝土墙板，水平方向还是墙上的钢筋水泥大厦板。这构成了一个称为剪力墙结构的系统。地板越高，风荷载推动的作用就越大，然后风就会把它推到水平方向。例如，房子被限制在下面，当风吹到上层时，会产生一定的摇摆飘浮。摇摆漂浮的极限很小，它由垂直墙板抵抗，当风吹过时，面板在屋顶上有一个力，这样建筑物就不会摇晃或产生摇晃。例如，在结构的允许范围内，当风从一侧吹来时，板对其有相当大的力，相当于沿整个垂直墙板高度方向的一对力。它就像一种剪力，相当于用剪切机剪切建筑物，剪力建筑物的向下剪力更大。因此，将这种墙板称为剪力墙板，也说明竖向墙板不仅是剪力墙板，而且是剪力墙板。单独的竖向荷载也应承受水平风荷载，包括水平地震力和来自风的推力。

剪力墙结构是指主承重结构均为结构墙体的结构形式。当墙体在建筑中处于正确的位置时，可以形成一个能够有效抵抗水平效应的结构体系，同时也可以起到空间分割的作用。结构墙的高度一般等于整个房屋的高度，从地基到屋顶，高达几十米以上，其宽度取决于建筑平面的布局，一般为几米到十米以上。相对而言，它的厚度很薄，一般只有200-300毫米，最小可以达到160毫米。因此，结构壁在其壁面上的侧向刚度非常大，而壁面外刚度很小，通常可以忽略不计。因此，在建筑物上的水平作用或剪力通常被分配给结构墙，所以剪力墙的名字由此而来。事实上，“剪力墙”的名称更确切地应该是“结构墙”。

二、高层建筑剪力墙结构的现状

高层建筑既要承受所有的重力荷载，又要保持稳定性，又要承受风荷载、地震等水平荷载，保持一定的刚度，防止过大的水平位移和振动，保证各种建筑物的装饰和填充墙不受破坏，从而提供舒适的空间。为人们工作和生活提供良好的建筑物环境。

高层建筑在承受竖向和水平荷载的同时，也要抵抗地震作用。在低层结构中，水平荷载造成的内力和位移非常小，一般都可以忽略不计。在高层的建筑中，水平荷载以及地震作用将会成为主要的控制因素。随着建筑物高度的增加，位移的增加最快，弯矩次之。因此，高层建筑设计不仅应具有比较大的承载能力，还需要较大的侧向刚度，以保证水平荷载引起的横向变形控制在一定范围内。剪力墙结构在水平力作用下的侧向变形具有弯曲特征。剪力墙结构既能承受竖向荷载又能承受水平荷载。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧向位移小，无梁、柱等外露和突出，便于室内布置。缺点是不能提供大空间房屋，结构延性差。当地下室或较低楼层（如商场、停车场等）需要较大空间时，形成一部分框支剪力墙结构。框剪结构与剪力墙结构的转换层必须设置转换层。

剪力墙结构承载力大、水平力比较大、横向刚度大，可比框架结构建造更高、更高的楼层结构。但只能使用小房间，如住宅楼、酒店和单人公寓。酒店大堂、餐厅、商场等需要较大空间的场所，往往设置在其他建筑单元内。为了在任意方向上施加水平力（或地震作用），剪力墙应在垂直平面和水平方向上分别设置为矩形平面、圆形平面的径向和圆周方向，以及沿三个主轴的三角形平面。

要想应用剪力墙结构，那么就需要调整好建筑物布局间的关系，而且建筑物结构也需要加以关注。现如今，剪力墙的结构在使用时，楼板一般都是混凝土，这样不仅节约了楼层高度，同时空间的利用率也提高了。剪力墙结构为什么可以得到广泛的使用是有原因的，因为他们的承载能力比加强，剪力墙的结构性能很好，这在空间与整体上都有体现，实际应用中也有非常良好的表现。虽然剪力墙结构非常好，但是不代表它没有缺点，它的一个非常明显的缺点就是建筑物设计的灵敏性很低，空间距离十分受限制，在大型建筑中实用性不高。所以即使是很好的建筑结构也并不是完全完美的，也会存在不足。

三、高层建筑剪力墙结构优化设计要点

（一）墙体配筋优化

在剪力墙的结构中，要对墙体配筋进行优化。第一步要做的就是选择好材料，墙体钢筋的材料选取十分重要，对于不同的钢筋要做好分类检查，当钢筋合格后才可以进行下一步的工作。剪力墙的墙体结构大多要在其内部安装钢筋，在其外部安置水平的钢筋，这是因为同其他部位相比较，地下部分的钢筋要接受更大的压力。所以在配筋工作中，一般选择符合标准的材料即可，针对实际状况尽可能的减少投资成本。

（二）连梁优化

剪力墙结构有着明确的标准，其中连梁有着非常明确的规定。有一类连梁的刚度是不能降低的，即连梁跨高比是大于五的，这样就要按照框架梁的标准进行结构设计。但是当跨高比大于五时，其刚度就要减小，否则剪力过大，投入资金就会变多。所以要合理控制连梁的刚度，并配合以跨高比，把投入资金降到最低。

（三）层间比、最大位移——优化

根据相关规定，对于那些经常会遭遇地震的楼层之间，其标准值和最大位移在计算时候要将高层建筑物的形变忽略。所以，对于高层建筑来讲，把层间比和最大位移进行优化是非常重要的。垂直的构建数量进行限制可以有效控制剪切形变，如果不能够科学的将构件的数量进行布置，也会产生形变。那么高层建筑就不可以随便增加构件的刚性，这样才能减少形变。

（四）剪力墙结构优化

对于剪力墙的结构，需要工作者使用合理具体的措施来优化均衡设计，这样可以让剪力墙的结构受力均衡，促进高层建筑的安全性能有效提高，促进建筑结构更加合理，还可以节约建筑成本。所以，如果想要优化剪力墙结构，那么需要将建筑物平面的布局为根本，分析各种情况，研究出最优的设计方案；还需要调查施工现场的实际情况，在此基础上研究出剪力墙的最优设计结构。但是进行施工时，需要实际的施工图纸，这样可以更好的保证施工质量，保证剪力墙的结构更加安全可靠。

结语

综上所述，作为建筑行业要想在日益激烈的建筑行业竞争中获得一席之地，就必须对建筑结构设计足够的重视，实施合理优化的设计措施。在进行设计的过程中，必须进行整体的布局考虑，结合建筑物特点，完善剪力墙结构设计，进行合理的分析与计算，从而确保能够从根本上发挥剪力墙整体效用，保证建筑结构设计质量。

参考文献

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[4]杨华宝.高层建筑剪力墙设计结构优化设计研究[J].四川水泥,2019,(5):101.