【摘要】文章主要討論高層建筑剪力墻在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化與設(shè)計，重點對于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的優(yōu)化方式進(jìn)行提出。首先介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)和設(shè)置需求以及相關(guān)的特點，通過對于這幾點的描述引發(fā)出怎么強化剪力墻結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計，怎么使得建筑結(jié)構(gòu)方案能夠保證科學(xué)與合理，從而對剪力墻結(jié)構(gòu)自身的科學(xué)與經(jīng)濟還有合理性給予保障。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計

1、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計簡析

1.1設(shè)計前提

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計有著必要性的前提。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計本身就具有很多的概念和原則。打個比方來說，設(shè)計人員在設(shè)計一幢高層建筑時可以將這一建筑看成一根豎直放置于嵌固于地基的開發(fā)帶。其次，由于高層建筑多為巨型空間構(gòu)架，因此建筑的剪力墻不僅僅需要承受所有重力荷載的作用，并且還需要在這一前提下保持穩(wěn)定。與此同時，由于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)還需要保證各種建筑內(nèi)部的裝飾、填充墻等不會在地震等問題中受到損壞，還需要提供建筑內(nèi)部工作、生活的人們有一個舒適的環(huán)境，因此其設(shè)計需要將剪力墻可能出現(xiàn)的變形控制在一定范圍內(nèi)。

1.2設(shè)計特點

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計自身有著獨特的特點。眾所周知剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下往往容易出現(xiàn)彎曲型的側(cè)向變形，并且由于剪力墻結(jié)構(gòu)承受的豎向荷載和水平荷載都較大，結(jié)果在很大程度上促使了高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)具有很好的整體性和側(cè)向剛度。但是在這一過程中需要注意的是，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)由于不能夠提供大空間房屋并且結(jié)構(gòu)延性通常來說也較差，因此這在很大程度上限制了高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計空間，例如許多高層建筑的內(nèi)部房屋只能以小房間為主，這與高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計限制有著非常大的關(guān)系。

1.3設(shè)計原則

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需要遵循相應(yīng)的設(shè)計原則。設(shè)計人員在進(jìn)行高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行樓層最低剪力系數(shù)的計算，并且在計算完畢后通過復(fù)核來確保計算結(jié)果非常接近規(guī)范值。其次，設(shè)計人員在進(jìn)行高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)控制好結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的自振周期T1之比，并且確保其不會大于該樓層平均值的1.5倍。這一情況主要是為了能夠進(jìn)行一步的減輕結(jié)構(gòu)自身重量，并且還能夠在此基礎(chǔ)上有效的減少地震造成破壞，最終達(dá)到降低建筑整體工程造價的目的。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的優(yōu)化措施

2.1強化剪力墻結(jié)構(gòu)自身的均衡設(shè)計

高層剪力墻結(jié)構(gòu)的自身的均衡設(shè)計要求工作人員選擇適宜的對策，去推進(jìn)剪力墻自身結(jié)構(gòu)在受力上的平均性，這不但能夠提升工程自身的安全性能以及使得結(jié)構(gòu)更加的合理，同時還能夠節(jié)約高層建筑的土建成本。剪力墻結(jié)構(gòu)自身的合理設(shè)計要求設(shè)計人員參照建筑物的平面布局情況去加以完成，設(shè)計人員去對各種情況進(jìn)行分析，獲得剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及設(shè)計的方案，這主要由設(shè)計人員按照施工場地的情況，去設(shè)計出相對科學(xué)合理的剪力墻的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計人員以及設(shè)計好的剪力墻結(jié)構(gòu)方案的時候還應(yīng)該合理的制定出適宜設(shè)計需要的管理條例，強化其對于剪力墻結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的檢查以及監(jiān)督，強化施工人員在安全意識以及管理團隊管理的水平，使得施工人員能夠嚴(yán)格參照設(shè)計的方案以及施工圖紙去完成施工，對于施工的質(zhì)量給予充分的保障，尤其是剪力墻結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量。

2.2高層剪力墻結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計

高層剪力墻結(jié)構(gòu)有著多種多樣的設(shè)計形勢，針對高度存在差異的建筑物，選擇不同的剪力墻結(jié)構(gòu)，這不但應(yīng)該去對層高加以考量還應(yīng)該對剪力墻構(gòu)件所需求的材料加以考量，針對層高低于20層的建筑物來說，很多情況下選擇短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的方式，這樣的設(shè)計方式的水平地震剪力和期限以及位置的移動都可以在合理的范圍里獲得制約，并且還選擇現(xiàn)澆剪力墻的結(jié)構(gòu)，科學(xué)的將混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)的墻體變?yōu)槠鲶w的墻體，這種方式不但能夠推進(jìn)整個建筑物在剛度上的提高，減少結(jié)構(gòu)自身的重量，同時還能夠很好的降低建設(shè)上的投資。

2.3剪力墻結(jié)構(gòu)墻體配筋的優(yōu)化設(shè)計

在墻體配筋的剪力墻結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計中，第一步要做的工作是選擇優(yōu)質(zhì)的材料，包括鋼材選用是最重要的，選用優(yōu)質(zhì)鋼材需要檢查各種鋼材有資格證明這是鋼材進(jìn)場之前的主要工作，符合鋼材可以進(jìn)入施工現(xiàn)場的要求，剪力墻結(jié)構(gòu)墻體鋼筋最需要放在垂直鋼筋內(nèi)，鋼水平放置外。這是因為墻下的墻體加強相對于其他部分較多，而地面的壓力和土壓力引起的強大的壓力，剪力墻結(jié)構(gòu)的通常符合推薦標(biāo)準(zhǔn)和工程估計的最加固可根據(jù)實際情況優(yōu)化設(shè)計剪力墻，降低投資成本。剪切壁厚度的選擇特別重要，不必刻意設(shè)置最小厚度為200mm，以滿足結(jié)構(gòu)計算的要求，也可以在180mm或160mm剪切墻的前提下使用。

2.4剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的優(yōu)化設(shè)計

在相關(guān)的剪力墻結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中，很明顯，如果梁的跨高比小于5，則必須根據(jù)連梁的要求進(jìn)行設(shè)計，這意味著跨高比小于5的梁可以減少，甚至當(dāng)梁跨高比小于3的比率時，一旦剛度不降低，很可能引起過度剪切的情況，使施工項目的成本增加，浪費資源。 解決的辦法是使跨高比大于5，這樣就可以大大減少鋼筋和混凝土的使用，有效降低投資成本。

2.5層間位移比和最大位移的最佳設(shè)計

根據(jù)規(guī)定，在計算由彈性層最大值引起的地震的共同值的位移時，建筑物的高層變形被排除，大部分扣除整個結(jié)構(gòu)的彎矩，并進(jìn)入扭轉(zhuǎn)變形。因此對于高層建筑物主要任務(wù)是防止其變現(xiàn)。根據(jù)垂直分量數(shù)量的限制，可以控制剪切變形，一旦奇異分量布局不夠科學(xué)，可以產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，因此高層建筑需要最小化扭轉(zhuǎn)變形，不能任意增加組件的剛度。

2.6地板最小剪切系數(shù)的最優(yōu)設(shè)計

在短肢剪切壁底部的第一振動基礎(chǔ)的地震應(yīng)力小于結(jié)構(gòu)底部的總地震應(yīng)力的40%的情況下，有必要使剪切壁的使用最小化和大空間剪力墻作為目標(biāo)，促使地板的最小剪切系數(shù)接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。這種方法可以增加剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度，減輕地震的重量，將地震帶來的負(fù)面影響降至最低。

結(jié)語：

綜上所述，假如高層剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計上產(chǎn)生問題的時候，這可能會極大的制約剪力墻結(jié)構(gòu)和工程整體自身的安穩(wěn)性，因此，強化剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計可以說是當(dāng)前工作過程中的主要點，剪力墻自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計不但能夠推進(jìn)工程穩(wěn)定并且還能夠減少建設(shè)資金上的投入，可以說著對我們國家建筑行業(yè)上的快速發(fā)展有著十分正面的影響。

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