试析高层建筑剪力墙结构优化设计

试析高层建筑剪力墙结构优化设计

摘 要：高层剪力墙结构设计时应关注设计优化。本文从剪力墙结构的优化设计出发，分析设计中需注意的几个问题，最终提出高层建筑剪力墙结构设计优化措施。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计

1 剪力墙结构的优化设计

剪力墙结构是一种比较坚固的结构，可以承受较大的水平、垂直压力，适合在高层建筑中应用，可以承受高层建筑中的各种压力。设计剪力墙的时候，一定要根据实际情况，认真研究，对剪力墙结构进行优化，保证墙体的的坚固。

1.1 剪力墙结构布置

剪力墙结构布置的时候，首先要考虑到的是如何满足要求，这种要求包括抗侧、抗扭刚度。因此，在结构中要保证剪力墙的布置量，这是保证剪力墙刚度的必要条件。

1.2 剪力墙洞口设置

剪力墙的洞口设置必须考虑到墙体的抗震设计，由于洞口的存在，往往致使墙体不是直线分布，会造成一定的偏离，但这种偏离是微小的也是必然存在的。因此，洞口设置的时候，一定要考虑周全，不能影响墙体的抗震设计。

1.3 剪力墙的构造措施

剪力墙的结构比较特殊，“外柔内刚”，即平面外坚固度和承载能力，相对于平面内的坚固度和承载能力较小，所以应该控制剪力墙平面外的弯矩。抗震墙结构应该根据这种状况进行调试，按照规定设置墙体构造，通常情况下，剪力墙平面内侧放置竖向钢筋，外侧放置水平钢筋。这样一来，就符合了剪力墙自身“外柔内刚”的特点。

1.4 剪力墙结构方案的选择

在剪力墙的优化设计中，方案的选择和优化起着非常重要的作用，能够占到大约七成，因此一定要对方案的优化给予重视，不能有丝毫疏忽。在方案的选择阶段首先要考虑合理性，建筑的结构布置和建筑的功能要相契合，一定的结构要为一定的功能服务，要有针对性，不要南辕北辙。其次要考虑建筑结构的经济性，控制总体成本，结合建筑层数制定合理的方案，低层的采用短肢剪力墙结构，没有超过二十层的高层可以采用现浇剪力墙结构，超过二十层的高层宜采用传统的现浇剪力墙结构。对于不同的层数的建筑采用各自合适的剪力墙结构，提供合理

的预算，这样才能够控制成本，保证资金使用最优化，保证建筑结构的经济性。剪力墙结构方案的选择能够保证合理性和经济性，这个方案就是比较适宜的方案，下面就可以根据方案进行下一步的施工了。

2 剪力墙结构设计计算的原则

剪力墙结构刚度大，整体性好，水平荷载作用下侧向变形也小，剪力墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，梁进行框架剪力墙调整与不调整两次计算，有选择的进行配筋设计。剪力墙连梁的跨高比不应小于 2.5，否则很容易出现剪力和弯矩超过规范限值，调整后的连梁弯矩、剪力设计值不应低于使用状况值，也不应低于比设防烈度低一度的地震组合所得的弯矩设计值，否则会造成危险；剪切变形的控制以竖向构件的多少来决定，高层建筑应尽量减少扭转变形，但也不能只根据这些层间位移而不加分析地盲目增加竖向构件的刚度，在工程实际设计中，可能有些设计人员一看到某一方向层间位移的规范要求不能满足，就会不断地增加该项的侧向刚度；楼板在自身平面内的刚度可视为无限大，而在平面外的刚度很小，可以忽略；根据结构类型与受力情况，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘，按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求可分为约束边缘构件和构造进行设计。

3设计中需注意的几个问题

（1）在运用软件进行计算机辅助设计时，应根据实际情况调整软件的各项参数及简化模型，使其最大限度地反映实际工程的情况，尽可能地使其计算结果与实际模型相一致。了解各参数的实际意义，合理设置各参数。对于整体性系数较大的短肢墙，应尽可能使其肢强系数小，这样的结构在水平反复荷载作用下耗能能力强；（2）工程设计不能盲目依赖计算机的计算结果，更不能因某一部分的计算结果有误差就全盘否定计算软件，只有在实践中逐步了解软件并在工作中避免其产生误差，这样才能使我们的设计更安全，更合理；（3）要充分利用梁、墙等构件可任意偏心布置的特点，尽可能避免近距离的轴线和节点，提高计算精度。如节点距离过近，可能会引起后面计算出错，同时应注意构件偏心布置时偏心不能太大，尤其不能跨节点或轴线；（4）SAT-WE 程序中，在各种抗震等级下，墙的内力放大系数均是隐含值，但作为设计者，应清楚这些系数的取值；（5）合理确定连梁和墙肢的强度，要确保连梁的屈服先于墙肢的屈服。和框架结构一样，短肢剪力墙的设计也要遵循强肢弱梁、强剪继弯的原则；（6）对由软件计算的结构进行合理分析与判断；（7）在进行短肢剪墙结构整体设计时，必须要重视概念设计，使房屋各项指标都满足“抗震规范”及“高层建筑混凝土结构技术规程”的要求。

4 高层建筑剪力墙结构设计优化其它措施

4.1 施工过程应注意的问题

在施工过程中要注意的问题有很多，每一项都应该做到细致入微，不能有丝毫马虎，每一个细小的疏忽都会造成整个建筑的质量问题，将来有可能影响到多

人的生命安全。框架结构中各种部件的长度必须符合要求，不允许有误差；要保证抗震墙的延伸和耗能能力，配置合理；施工过程边缘构件的设置要合理。

4.2 控制建筑结构成本的措施

由于一栋建筑的建造过程每一项都会耗费成本，汇总下来会有不少的花费，因此每一项都要注意节约，这样可以节省下来不少成本。为降低建筑结构的成本可以采取一定的措施。原料采购时，要采用高强度钢筋，这样就可以减少钢筋的使用量，空出一笔资金；计算时，一定要保证数据精确，这样免去失误导致的数量增加。

5 结语

综上所述，关注高层剪力墙的设计优化是必要的。本文通过分析高层建筑剪力墙结构的优化设计，高层剪力墙结构设计计算的原则，提出了设计中需注意的几个问题，最后总结了高层建筑剪力墙结构设计优化其它措施。希望这些建议能对未来百姓的住房安全提供一些帮助。

参考文献

[1] 陈耀. 高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材，2011（07）.

[2] 王艳军. 高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑，2010（02）.