摘要：因剪力墻結構具有剛度大、抗震性能好等優(yōu)點，在高層建筑施工中得到了廣泛的應用。本文結合個人工作經驗對此進行分析，使剪力墻設計得到優(yōu)化，促進建筑行業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：高層建筑；剪力墻結構；設計

隨著社會經濟的快速發(fā)展，我國的建筑行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，同時高層建筑施工項目也呈不斷上升趨勢。在高層建筑結構設計中經常采用剪力墻結構，如何有效保證高層建筑剪力墻結構的安全性、穩(wěn)定性，是對結構設計不斷優(yōu)化的最終目的，也是建筑結構設計師不斷深入研究的課題。

1剪力墻結構的概念及結構能效

剪力墻結構是建筑的主要承載部分，并且還是承擔地震、風等傳遞水平載荷導致的軸力、剪力以及彎矩等結構構件，同時也是建筑的分隔墻和圍護墻，所以在布置剪力墻的過程中，應該滿足建筑物的結構布局和平面布局，剪力墻結構的開間相對較小，高層建筑的樓層蓋板通常選用現澆的混凝土結構平板，這樣，其空間結構的利用率更高，能夠有效節(jié)約建筑的層高。剪力墻結構的整體性和空間作用都非常好，并且具有很強的承載性能和抗側力性能，因此，許多高層建筑都采用剪力墻結構。

2剪力墻運用的基本原則

剪力墻結構具有很多優(yōu)良的性能，但也要依據一定的原則。因為剪力墻結構的剛度不是越大越好，也不是數量越多越好，一味的增加結構剛度會使結構的延性作用將降低，從而降低抗震性能。所以在設計中必須考慮剪力墻設計的基本原則，這樣才能保證其功能發(fā)揮。

2.1數量控制

剪力墻在結構中整體性較好，具有較大的剛度且水平位移小，可以最大限度的滿足結構的性能需求。近些年高層建筑以及住宅都選擇了剪力墻結構作為其主要的承載系統(tǒng)。但是在工程中設計人員會按照經驗以及實際情況分析選擇剪力墻的應用形式和數量等。其中數量選擇就成為一個重要的基本原則。設計工程師如果安排過多的剪力墻則會導致其不能充分發(fā)揮其真正的作用，反而為成本支出背上不必要的負擔。所以對剪力墻的數量選擇是工程實踐的重要原則之一，選擇數量的時候應注意對建立起的自重以及短肢剪力墻的剛度進行分析，控制最小剪力系數，以此控制剪力墻的合理數量。

2.2樓層間剪力控制

剪力墻在設計中應考慮樓層之間的最小剪力系數。在施工中要求降低房屋的自重，且保證建筑的抗震性能。由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產生大的變形，同時也形成兩道抗震設防。在基礎上對剪力墻進行大開間的處理，讓剪力墻的側向剛度增加。這樣才能合理的控制工程的成本支出。

2.3剪力墻連梁超限調整

剪力墻在建筑應用中，其設計的要求是剪力墻跨高比例在一定范圍內進行總體規(guī)劃。如果跨高比例小于2.5則容易出現一種剪力墻和彎矩超過規(guī)定的情況，即超限。所以剪力墻在設計中基本應遵照剪力墻結構的連梁跨高比小于2.5的基本原則、但是應注意的是剪力墻獲的連梁跨高比例不是越大越好。例如：某工程中保證了剪力墻剛度固定的原則，設計時選擇剪力墻的連梁跨高比為5-6之間，但是在實際設計計算時發(fā)現其剪力或者彎矩都會出現超限的情況。而這樣的選擇直接導致剪力墻設計出現了不滿足實際需求的情況。所采用的克服措施是剪力墻的連梁跨高比超過5的時候，剪力墻就應選擇框架梁進行調整，以此滿足建筑設計的基本需求。

3剪力墻結構的優(yōu)化設計

3.1工程概況

本文以某高層建筑為例，該高層建筑總共16層，還有2層地下室，總建筑面積為1.075×105 m2。該高層建筑的剪力墻結構的參數表現為：地下層以及1層的剪力墻厚度為250 mm，2層以及2層以上的外墻為200 mm，內墻為180 mm。原設計方案中，其剪力墻結構在X方向的最大層間位移角為1/2 376，Y方向的最大位移角為1/1 623.通過對剪力墻結構進行優(yōu)化設計之后，剪力墻結構在X方向的最大層間位移角降低至1/1 901，Y方向的最大位移角降低至1/1 417，經過優(yōu)化設計之后，不但提高了高層剪力墻結構以及整體建筑的穩(wěn)定性，還節(jié)約了大量的梁、板、墻等的鋼筋以及混凝土的用量，顯著地降低了建筑成本，具有非常好的經濟性。

3.2高層剪力墻結構的優(yōu)化設計

3.2.1高層剪力墻結構方案的優(yōu)化設計

高層剪力墻結構的設計方案多種多樣，在選擇高層剪力墻結構方案時，應該選擇正確的建筑結構體系以及構件需要的材料。層數低于20層時，通常采用短肢剪力墻結構方案。該種結構設計方案的水平地震剪力、周期和位移等都能夠被控制在合理的范圍內，并采用現澆剪力墻結構，合理地將鋼筋混凝土墻置換成砌體或者磚墻，這樣不僅能夠提高建筑結構的整體剛度，減輕結構的自重，還能夠有效降低工程成本。對于層數超過20層的建筑，如果采用短肢剪力墻結構方案，結構較軟，結構頂點位移以及層間位移就不能夠滿足相關的設計要求，并且剪力系數較低，影響建筑整體結構的穩(wěn)定性和安全性，因此，采用全現澆剪力墻結構方案，當結構剛度計算值偏大時，可以在較大的墻肢上增設結構洞，并將窗臺改設為磚或者砌體等進行微調，這樣能夠增加結構的延性，提高剪力墻結構的整體抗震性能。

3.2.2剪力墻結構墻體配筋的優(yōu)化設計

剪力墻結構墻體配筋的優(yōu)化設計，首先應該選擇質量好的鋼筋，并且鋼筋材料在進場之前，應該檢查其是否具備生產許可證、合格證以及其他相關的證明資料。只有檢查合格之后才允許材料進場，剪力墻結構墻體配筋通常要求將豎向鋼筋放置在內側，水平鋼筋設置在外側。由于地下部分墻體配筋相對較多，并且土壓力和水壓力產生的側壓力相對較大，可以將地下建立墻結構墻體的豎向鋼筋設置在外側，將水平鋼筋設置在外側，配筋滿足規(guī)范建議以及相應工程計算的最小配筋率即可。這種根據高層建筑實際狀況的剪力墻結構墻體配筋的優(yōu)化設計能夠顯著地降低墻體配筋用量，降低工程成本。

3.3剪力墻結構連梁的優(yōu)化設計

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)范》中明確規(guī)定，跨高比超過5的連梁應該根據框架梁進行設計，也就是說跨高比超過5的連梁，其剛度不能折減，但跨高比在5～6之間的連梁，如果剛度不折減，就很容易出現剪力超限的問題，并且還會造成工程成本的浪費。使連梁跨高比變成超過6的框架梁，能夠顯著降低混凝土以及鋼筋的用量，降低工程成本。

3.4層間層高比和最大位移的優(yōu)化設計

根據相關的規(guī)定，在計算多遇地震作用標準值產生的樓層最大的彈性層間位移時，除了以彎曲變形為主的高層建筑之外，通常不扣除結構整體彎矩變形，并計入扭轉變形。因此，對于高層建筑來說，重點應該控制樓層間的扭轉變形和剪切變形。通過控制豎向構件的數量能夠控制剪切變形，單數豎向構件如果布置得不合理，同樣會造成較大的扭轉變形，因此，在高層建筑中，應該盡可能地降低扭轉變形，不能不經過分析就隨意增加豎向構件的剛度。

4結束語

總之，當高層剪力墻的設計存在缺陷時，將會嚴重影響到剪力墻結構和整體建筑結構的安全性、穩(wěn)定性，因此，高層剪力墻結構的優(yōu)化設計已經成為當今社會關注的焦點。通過分析高層建筑的實際狀況，并根據相關的規(guī)定對高層剪力結構進行優(yōu)化設計，不僅能夠顯著地提高高層剪力墻結構和整個建筑的穩(wěn)定性，還能夠顯著地降低工程成本，對促進我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展具有非常重要的作用。

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