浅析高层建筑剪力墙结构设计的优化策略

摘 要：建筑已经开始向高楼层和大宽度发展，很多传统建筑技术已经不适用现在发展状况，在工程设计上相应的要求系数和难度系数都得到了提高。剪力墙结构设计是对在高层建筑中广泛采用的工程设计结构，对与高层写字楼和居民住宅都很实用。但剪力墙在应用高层建筑结构中也存有不妥地方，有多种问题需要进行实际情况的改进和结构的完善和优化，因而剪力墙的优化改进策略值得研究。

关键词：剪力墙；优化；策略

前言

剪力墙结构作为高层建筑中受到广泛应用的实用性极强设计结构，具有在刚度系数和承载压力上极强的优势。同时对平面内外两者的协调作用力都是具有优势的，应在施工时间和建筑材料节省中具有成本控制特点。

1 高层建筑剪力墙结构设计概述和特征

高层建筑需要有效合理科学的建筑结构设计才能满足高层建筑发展速度加快的施工复杂难度加大的特点。剪力墙是通过结合传统的钢筋混凝土为主体材料，按照一定架体结构和工程施工技术进行建造的稳定墙体结构，在对外界环境的抗震系数和建筑美观都合乎现代建筑高标准要求。剪力墙主体结构是利用上层楼板和相互上下结构的压力作用并在和相互配合墙体间进行复式重组结构进行承重搭建的，对空间合理运用是符合高层建筑用户对空间更大的需求的。

剪力墙结构的特征分析，首先在是依靠建立在传统钢筋混凝土结构中进行结构设计的，因而其具有稳定系数高和整体协调性好的优势。在对传统建筑物梁以及支撑柱体进行了代替，空间布局性相对的进行了符合现代化审美角度和建筑质量结构的改进。同时，在剪力墙的成本费用也是最低廉的，是因为大量钢筋混凝土的使用，对其他施工材料减少实用量，不需要在其他相应加大其他施工材料追加成本考虑。因而，剪力墙的特征优势明显，但缺点问题也很突出，首先剪力墙对垂直结构的支撑和抵抗性高，对水平左右拉动的抵抗性低，同时钢筋配率也少，其需要的混凝土相对大。在遇到巨大外界作用力时，其整理固态结构会产生反震作用力，引起危险系数的攀升，相对的维护成本就需要提高。其次，自身的重量系数大和钢筋配率低的客观结构属性会在工程质量监控中，相对要求就会提高，出现施工监管工作不到位就会发生重要的隐患问题，对整体高层建筑都是一个直接的威胁。

2 高层建筑剪力墙设计的问题

2.1 设计方法需要改进和提高

高层建筑剪力墙结构设计需要在前提设计中应用复杂的计算机软件系统进行整体和局部的严格设计，在中后其也需要工作人员对工程进行相应的修缮和补充设计。因而，计算机软件系统对最终结构设计有重要的影响，如何提高软件系统应用能力是需要注意的。在实际计算机技术应用中，需要根据现场状况进行参数的调整和改变，也要对计算机设计人员的专业水平和建筑知识水平要求极高。同时，在面对每个建筑自身独特要求中要根据实际情况进行再设计和在调整调整阶段，丰富的计算机软件系统实操经验和应急处理经验是减少失误和降低设计细节错误的有效办法。

2.2 细节结构设计瑕疵程度大

高层建筑需要具有抗侧力性能的严格要求，剪力墙具有此方面良好的效果，但在抵震性能上剪力墙需要提高配置性能，但整体会发生一定的弯曲变形的物理特征。因而如何两方面都兼顾，保障设计瑕疵细节降到最低，需要在剪力墙结构设计中特别注意。

3 高层建筑剪力墙优化设计方案

3.1 墙体整体结构设计方案

在对与高层建筑而言，不同的高度对剪力墙的使用效果有不同的保障要求，对与在21层以上的建筑，剪力墙不能按照传统的断肢结构设计为主要方案。要对整体墙体进行结构再设计阶段，探索如何通过现有施工条件基础上进行墙体合理科学化的改进构建。进而在传统断肢剪力墙不能更稳定应用在更高层进行调整，在对超高层建筑上要进行力学称重的准确核对和严格判定，不能按照多层建筑的要求和设计标准进行。要考虑整个墙体在面对超高层承载压力增大，稳定要求增高的程度中合理对需要的墙体厚度和位置布局设计和相应的架空格局设计都要进行设计方案的确立。对需要进行的施工费用的追加和局部的再调整都要依照降低成本费用的考虑中提高质量系数。

3.2 剪力墙承载面结构优化

在剪力墙结构优化设计中，承载面一定哟啊进行优化设计，对刚硬度系数要布置均匀以及受力承载是否稳定进行考虑。在局部门窗设计是要保持对齐和对称状态，尽量在同一面保持横列。剪力墙结构的强肢和相应的构成单元才可以明确和清晰，布局和应力也更趋于合理。同时，在设计中的计算图数要一致，每个洞口的开设要考虑涉及墙体结构的稳定。避免随意开洞和破坏架构的情况发生。出现不合理的开洞处要及时进行修补和支撑体的再次构建，才能保证整体剪力墙设计的合理。

3.3 剪力墙之间要看成独立体

剪力墙是需要极强的设计方案周期才能确立施工的，不能按照统一的整体进行设计考量，要看做每个单独体进行设计考量。对每个节段要在相应的截面和整体高度进行控制和布局，避免比值数值的增大，一旦出现高度和截面的比值增大会出现剪力墙的实际效果降低，硬性降低的危险。同时在出现抗震方案设计中要对每个墙肢体机和洞体进行合理布局调整，每個局部细节的墙肢体和洞体都会对整个剪力墙构成一定影响，需要在方案设计中特别注意。

3.4 控制剪力墙墙体的数量和提高其配置钢筋数

剪力墙在高层建筑中相应数量的大小对于整个施工的成本和工程质量等多方面具有直接影响，大数量的剪力墙会造成空间体的减少并且整体建筑的重量增大。各结构的支撑压力会增高，高层建筑面临倒塌的风险，小数量的剪力墙造成支撑力不足，墙体裂缝的产生。如何在设计中正确把控剪力墙墙体的数量是关键。同时，大多数剪力墙都是需要配钢筋进行的，钢筋的结构延伸性能高低对与强体结构是否合理和质量稳固具有直接影响，在设计方案中要对配置钢筋数进行估算，不能出于成本考虑随意降低钢筋配置数。

3.6 剪力墙设计方案需要准则相应的建筑规范要求

剪力墙在结构设计中对水平移动和垂直移动和抗震系数都要保障严格规范符合设计要求，不能凭主观意识对设计方案任意规划和制定。要对工程实践经验和丰富的建筑理论知识结合进行，符合国家对各指标系数的要求和合理规范范围内进行，符合高层建筑整体国家系数要求才是施工的关键。

4 结语

高层建筑的剪力墙结构设计是整个建筑施工过程中重要的前提保障，通过合理的建筑施工是可以保障问题率和误差程度降低的，同时对每个设计细节进行准确的实施，使得剪力墙的优势发挥到最大。

参考文献：

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[2]孙文丽. 基于最优抗侧刚度的高层剪力墙结构经济性指标分析[D].青岛理工大学，2014.

[3]谢成钢. 高层建筑剪力墙结构的经济性设计[J]. 建材技术与应用，2007，12：11-13.

作者简介：

张兵豪，身份证号码：410422198909249135