高層建筑剪力墻結構優化設計問題思考

【摘要】剪力墻結構設計是高層建筑結構設計的重要組成部分，隨著建筑行業的蓬勃發展，剪力墻結構設計在建筑設計中越來越重要。其中建筑剪力墻結構設計細節較多，需遵循一定的設計思路，才能夠確保設計的優化及完善。本文對高層建筑剪力墻結構的應用和優化設計進行探討。

【關鍵詞】高層建筑；剪力墻；結構設計

高層建筑是未來建筑行業發展的主流，而高層建筑剪力墻結構的應用也將會變得更加廣泛。剪力墻體側移小、抗側剛度大、抗震性能良好，越來越引起建筑界的關注。但是，在實際的應用中，剪力墻結構還不夠完善，仍需要對剪力墻結構重視，不斷的對剪力墻結構的設計進行優化，提高設計水平，讓高層建筑的性能也得到進一步的提升。

1、高層建筑剪力墻結構設計概述

剪力墻結構作為高層建筑中的主要結構體系，對高層建筑的經濟性和抗震性能都有比較大的影響。高層建筑結構主要通過剪力墻、筒體以及框架來承受負荷力，剪力墻以負荷承受力強，良好的整體性、結構剛度合理的優點，有效的改善了以往結構中的露梁、露柱的現象，促進高層建筑結構的有效穩定運行。高層建筑剪力墻結構設計所要遵循的最基本的原則就是安全、經濟。即兼顧設計質量的同時，還需要考慮到經濟成本，建設單位是否有足夠的資金進行設計優化，實現最佳的目標。一般情況下，優化高層剪力墻結構時，主要需要對以下幾個方面的因素考慮：一是要可以將材料的力學性能充分發揮出來，使結構布置更加的科學合理，截面設計更加的科學；二是要提高結構的抗風性和抗震性，要可以將剪力墻抵抗水平荷載的能力發揮出來；三是要在保證建筑物質量的基礎上，降低工程的總造價。

2、剪力墻結構在建筑結構應用中的要點

2.1結構選擇

建筑結構設計中，往往存在多種剪力墻設計方案。設計初期，設計單位和施工單位要建立良好的溝通互動關系，依據具體項目背景，選用科學的剪力墻結構體系、材料和構件截面尺寸，使建筑工程造價處于可控范圍內。對于高層建筑的結構布置和建筑本身的功能設計應該是平衡且匹配的，否則必然會造成經濟損失和資源的浪費。對于施工的成本，也應該作為設計方案時的一個需要重點考慮的部分，合理控制成本，盡可能完善功能，將結構布置合理，這樣對高層建筑的整體成本預算也能夠更好的掌握。 當設計方案進入到收尾階段的時候，更應該對項目的經濟性，整體建筑的功能等進行綜合的考量。

2.2結構布置

在剪力墻布置方案中，合理確定剪力墻的定位，才能使剪力墻結構發揮出最大的優勢。為了保證高層建筑結構設中剪力墻結構布置的合理性、恰當性、以及科學性，就要對位移比例、周期比例等等，一些參數進行有效的控制。位移比例通常是指高層建筑中，豎向構建本身的樓層之間的位移與樓層平均值，以及水平位移之間的比值。通常情況下，剪力墻結構的內側設置為豎直方向的鋼筋配筋，而其外側為水平方向的鋼筋。需要注意的是墻體配筋及構造邊緣構件需要滿足規范要求的最小配筋率，約束邊緣構件除滿足最小配筋率以外，也需復核計算配筋的要求。此外，在進行剪力墻的布置的時候，建筑物存在的其他因素對于其本身的影響也應該考慮在內。另外，剪力墻的底部小墻肢及拐角處的墻肢，均是剪力墻結構中的薄弱點，需要特別注意它的設計和工藝，及時避免出現不利影響。

2.3計算機軟件應用

為了能夠更好地設計模型，同時使有關的數據計算更精確，需要在剪力墻結構設計應用計算機技術進行精確計算。設計人員除了采用計算機，實現剪力墻結構計算之外，更要依據自身的專業構成及工作經驗，對具體設計過程進行有效判定，提高設計質量，將設計過程中的偏差降到最低。而構件計算過程中，要通過結構試驗，使計算結果更加準確，從根本上消除誤差，做到把專業知識理論與專業技能、計算機技術相結合和統一，以此來提高剪力墻設計的水平。

3、高層建筑剪力墻結構優化設計措施

3.1合理掌握剪力墻的尺寸及其外形

科學合理的設計方案是剪力墻結構設計的基礎和保障，其不僅關系到建筑工程的整體性能，而且直接關乎建筑主體結構質量。要想使建筑剪力墻結構設計得到有效優化，便有必要合理掌握剪力墻的尺寸及其外形。對于不同的墻體結構來說，其設計也存在差異；所以剪力墻結構設計在豎直或水平方向的剛度及其荷載分布均有所差異。對于剪力墻結構來說，要想使自身的穩定性得到有效保證，便需要優化設計外形，通常選取T形或者L型最好，這兩種外形方案的選擇均能夠減輕墻體的重量，進而使剪力墻結構的外形體積得到有效減小，并使剪力墻側向剛度的提高得到有效促進。此外，在剪力墻結構使用過程當中，需保證剪力墻2個方向中至少有一個與標準相符，且另一個不宜偏短，誤差值控制在1m內，這樣才能夠使配筋問題得到有效避免。

3.2優化設計剪力墻邊緣構件

邊緣構件設置與否是影響剪力墻塑性變形能力的一個重要因素，通過在剪力墻兩端及洞口兩側設置邊緣構件可以大大提高剪力墻的塑性變形能力，從而提高抗震性能。對結構洞進行合理的設置，盡可能降低墻肢長度之間的差異性，保證各片剪力墻可以均勻分配地震作用，并注意控制各墻肢軸壓比，使各墻肢軸壓比在豎向荷載作用下盡量靠近相應結構抗震等級軸壓比限值。（1）對構造邊緣構件加以約束。以施工規范要求為依據，對剪力墻墻肢長度加以明確，并明確箍筋配箍的特征值； 對于縱向鋼筋來說，其范圍需比規定范圍的陰影面積大。（2）對邊緣構件加以約束。在邊緣構件約束過程中，主要的對象是端柱、暗柱以及翼墻等。在剪力墻剛度偏小的情況下，便會出現層間位移情況，因此便有必要需要搭建的有關結構加以約束。

3.3優化設計剪力墻連梁

連梁作為剪力墻結構十分重要的構件也是設計的重點。對于剪力墻連梁來說，也就是墻肢和墻肢之間互相連接的梁，當墻肢受到壓力的情況下，便容易產生超筋或形變，進而使建筑的質量及壽命遭到很大的威脅。連梁是剪力墻結構中最早破壞的耗能構件，為實現其耗能的作用，連梁需要設計成延性好的彎曲破壞模式，避免發生脆性剪切破壞。一方面，合理降低剪力墻連梁的高度，以建筑工程實際情況為依據，使剪力墻連梁的高度控制在合理范圍內，從而使因尺寸問題引發的連梁剪切形變狀況得到有效避免。另一方面，規范控制剪力墻結構的塑性，并對剪力墻連梁彎矩的抗震設計進行合理調整。并且，需對連梁的受力合理控制。除此之外，如果有剪力墻結構超筋或者位移等狀況出現，需采取相應的借鑒方法， 如減小連梁截面高度或設置雙連梁，減少連梁與相鄰墻體的剛度分配，降低連梁所承擔的地震力，然后進行連梁內力分析，計算出配筋參數，從而使連梁問題得到有效解決。

結語：

總而言之，建筑結構設計過程中，涉及到的相關內容比較多，而剪力墻尤為重要。因此，要掌握好剪力墻結構的設計內容，不斷提高高層建筑剪力墻結構設計，在設計過程中要根據每個工程的實際情況進行優化設計，為人們提供更加安全的高層建筑。

參考文獻：

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