剪力墙结构的优化设计研究刘明硕

剪力墙结构的优化设计研究刘明硕

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中国市政工程东北设计研究总院有限公司130000

摘要：随着我国经济的不断发展，现今我国各行业的发展速度也在持续加快，特别是建筑行业，在城市化进程持续推进的同时，其发展规模也在逐渐扩大。但其在安全方面所受到的关注也在加大，其安全问题不仅关系着整个建筑工程的质量与水平，还与社会大众的居住环境有着很大的联系。基于此，本文在分析高层建筑剪力墙结构设计所存在的问题基础上，总结了相应的优化措施，以期为建筑设计人员的后续工作提供一定借鉴。

关键词：高层建筑；剪力墙结构设计；优化措施

引言

在社会市场经济发展的新时期，我国的建筑行业也得到了迅猛的发展。由于人们生活水平的日渐提高，导致人们对于建筑结构设计的经济实用性要求也越来越高，同时为了保证建筑结构设计在施工过程中安全性与稳定性，减少生产事故的发生，提高剪力墙结构的应用水平，对剪力墙结构设计进行优化是十分有必要的，不仅可以有效的降低建筑施工成本，同时也能够为建筑企也创造较大的经济效益与社会效益。

1剪力墙设计原则

1．1连续性

剪力墙的作用是用于建筑构件的维护以及结构的分离，起到承载水平和竖向阻力的用处。因此，为避免剪力墙刚度变化引起的建筑侧向位移现象，在建筑剪力墙结构设计中应从上到下布置，以尽量避免刚度的突然变化出现。

1.2墙体延性

墙体的延性对剪力墙结构的稳定性起着非常重要的作用。在结构设计过程中，如果剪力墙过薄、过高，往往会由于连接梁的应力而导致严重的张拉或弯曲，从而导致剪力破坏，难以恢复。因此，在建筑结构设计中，特别是在高层建筑结构设计中，不可能采用整体强度比大于9m、高宽比小于2m的细长剪力墙。应尽量避免设置剪力墙的曲折形状。此时，可以在截面的一部分上设置一个孔，将整个墙体分割成几个生长小于9m的均匀的截面，形成连接墙，从而充分发挥剪力墙的延性。

2高层建筑剪力墙结构设计中存在问题

2.1  剪力墙优化设计方案不合

建筑单位在开展相应的建筑项目的过程中需要对自身所建造的建筑予以充分的重视，从多个方面去综合评定，不仅需要对具体的材料应用进行核查，还需要对整体的结构框架设计进行分析，以此来保证整个建筑物的质量。而在高层建筑剪力墙结构设计方面，由于高层建筑所涉及到的建筑内容较多，且由于其具有较强的综合性能，在使用方面上机构并不相同，这就导致墙体结构设计的难度加大。而在实际的设计过程中，由于相应的设计人员对高层建筑的实际项目情况缺乏了解，且对建筑物所拥的多种功能没有进行综合考量，这就导致实际的优化设计方案与实际的建筑项目存在一定的差异性，在建筑物自身的结构布置时无法满足实际的需求，这在一定程度上了阻碍整个施工项目的进度.

2.2 剪力墙平面布置问题

在剪力墙结构设计过程中，由于部分施工单位过度重视经济效益的获得，在实际的设计方案的制定过程中为了大幅度降低工程造价，对剪力墙的平面布置没有进行合理分析，这导致平面设置不能与实际的墙体情况相符合，这将会影响后续材料的应用，这不仅会对结构整体的刚度造成一定的削弱作用，还会在一定程度上增大墙体裂缝问题产生的概率，从而减弱建筑结构的承载力，使剪力墙的整体作用难以发挥出来，从而使高层建筑的施工项目的经济效益受到影响，对相应的建筑企业也会出现很大的消极作用。

3剪力墙结构在建筑结构设计中的应用要点

3.1科学开展平面布置工作

在剪力墙结构设计中，要对其平面布置进行科学的设计。通常应遵循对称原理，墙体结构的重心和刚度可以充分结合以减小误差，而剪力墙结构可以承受各种力达到平衡状态。在设计工作中，剪力墙结构应沿主轴方向、两个或两个以上的方向进行布置和设计。同时，为保证剪力墙结构抗震设计的有效性和科学性，应减少单向墙设计。另外，为了提高建筑工程的安全性能和施工质量，降低工程造价，还应降低墙侧阻力的刚度。这是因为如果刚度增加或过大，很有可能导致墙体重量逐渐增加，进而导致框架和剪力墙结构的支撑。

3.2科学设计约束边缘构件

在剪力墙结构中，边缘构件主要由约束边和无约束边组成。与约束边剪力墙构件相比，无约束边剪力墙构件的楼板位移角一般发生变化，结构的抗震性能基本相同。矩形截面的极限承载力可降低40%，剪力墙结构的可靠性和稳定性也可能降低。通常，边缘构件的形状应根据轴压比和剪力墙结构的等级来确定。

3.3确保建筑宽度方向的抗侧刚度达标

根据长期建筑施工的经验可以看出，随着联肢墙的宽度增加，其刚度也会相应增强。因此在设计建筑宽度方向的剪力墙时，要优先对大宽度联肢墙的刚度进行考虑，最后在根据实际情况适度提高宽度较窄部位的刚度。另外，针对于独立墙肢来说，要尽可能的降低长期缩短，并要坚持对称、均匀分布原则来合理布置墙肢。

3.4有效提升建筑整体结构性能

剪力墙结构的基本功能是防止地震。在设计优化过程中，应遵循简单、规则的基本原则，以减少地震作用下剪力墙结构的压缩效应。在剪力墙结构的设计中，必须注意结构的应力状态，避免地震或其他灾害中局部结构的不均匀应力，有效地控制其危害。在剪力墙结构设计中，应尽量减小结构的薄弱部位，以避免结构薄弱的局部承载力。在设计剪力墙结构时，有必要根据设计人员的前期工作经验和相关技术参数，准确地分析结构的薄弱部位，认真修改设计方案，采取相应的技术措施来改善剪力墙结构的抗震能力。

4 高层建筑剪力墙结构设计的优化措施

4.1  对剪力墙结构设计方案的选择

由于剪力墙结构设计现阶段所存在一系列问题，相应的建筑企业以及施工单位必须在增强自身的安全意识的基础上，采取合理的优化措施来改善其现状。而不论选择何种剪力墙结构方案，施工单位必须以建筑结构的施工安全得到保障为前提，对高层建筑的结构形式进行合理的选择，同时对工程造价的高低进行充分考虑，以此来提升整个结构设计方案的合理性。在框支剪力墙的结构中，可以利用短肢剪力墙结构来保证其刚度达标，但其用量也必须得到控制，以此来提高整个墙体结构的安全性能。

4.2 剪力墙平面布置

为了确保剪力墙结构设计的优化，施工单位以及相应的设计人员要对剪力墙平面设置予以重视，在住宅结构平面布置过程中，其布置不仅需要满足建筑物的使用功能，还需要沿周边均匀布置剪力墙。在剪力墙的布置中要对其位置进行合理选取，尽量选择位于建筑物的电梯间、楼梯间或者平面形状较大的部位，同时还需要注意剪力墙之间的距离不能过大，以此才能够保障其作用的发挥。除此之外，在布置时还需要对抗震设计的剪力墙进行针对性布置，其需要沿着主轴方向来进行布置，同时还要避免采用单向的布置形式，建立减少短肢剪力墙的数量，以此才能确保剪力墙布置工作的有效性，从而促进后续工作的展开，进而推动施工单位整体项目水平的提升，为建筑企业的后续发展注入力量源泉.

4.3基础方案与承重构件的优化设计

在进行剪力墙结构设计前，应当先对现场进行考察，提前发现现场的一些质量和安全问题，及时考虑进设计方案中。根据工程地质水文条件、技术指标和邻近建筑物的分布情况，科学合理地规划剪力墙结构的基础设计方案，以最大限度地发挥地基的实际作用。设计师应尽最大努力修改和纠正原有的基础。经过现场调查，设计人员应根据有关标准和规范进行承重构件的设计和选择，其根本目的是确保建筑物主体结构的安全可靠性。

结语

综上所述，本文针对高层建筑剪力墙结构设计问题进行了相应的分析与探讨，并总结出了相应的优化措施，相应的设计人员要做好结构整体与局部的协调工作，通过对剪力墙结构设计方案的制定、平面形态的优化以及合理的平面设置来提高整个剪力墙结构的使用效能，进而提高高层建筑结构设计质量，确保建筑结构的稳定性和安全性，推动建筑企业的稳定发展。

参考文献：

[1]赵琨.高层民用建筑剪力墙结构设计探讨[J].住宅与房地产，2018（6）：65.

[2]王剑.高层建筑结构设计中剪力墙结构关键点分析[J].低碳世界，2017（19）：194-195.