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摘要：在高层建筑发展的同时，人们对于其抗震性以及经济性也逐渐由所关注，为此则必须要对剪力墙的结构进行分析和研究，通过结构优化的方式提升其抗震性以及经济性。因此，需要科学合理的优化措施完善剪力墙结构的设计，从而确保工程施工的安全性。
关键词：高层建筑；剪力墙；设计；计算
前言：
剪力墙是建筑工程中重要的抗震部件，其优化设计对确保建筑的安全性有着重要的意义。在实际的工程设计时，一定要依照建筑物的实际情况以及建设要求对剪力墙的结构进行详细的优化设计和计算，以确保其既能实现造价的降低也能增加建筑内部的可使用空间，并且在抗侧移以及抗震性上也能符合高层建筑的实际需要。
1、建筑剪力墙结构设计概述
剪力墙在建筑中的应用起到非常积极的促进作用。从剪力墙结构安全方面来讲，需要保障剪力墙的荷载能力，在整体的结构体系中，剪力墙是关键的抗震构建，因此在设计时需要对剪力墙的适宜刚度与数值进行综合分析。与一般的低层建筑相比，高层建筑的构造更加复杂，对于施工环境、施工人员技术、施工设备以及资金供应的要求都相对较高，其结构体系的外部作用主要以竖向荷载和水平荷载为计算荷载。在低层的房屋建筑中，其在水平方向上受到的荷载内力以及位移要相对较小，基本属于忽略不计的状态，而高层的建筑在结构上不仅要承受本身的重力荷载，对于水平位移以及地震也要有较好的防御性。这就要求在进行高层建筑的设计时，除开要考虑其本身的荷载指数之外，同时也要考虑其抗震以及抗位移的能力，要保证建筑的刚度，使其能够抵消因水平荷载而导致的水平侧移以及建筑形变，并将其控制在限定范围之内。在设计抗侧力的结构时候，一定要遵循对平面进行合理布置的规则，比如它的对称，还有整体的结构性要比较好。在高层的建筑物中，剪力墙能够够承受大量的来自于竖向的重力负载力以及水平方向的侧移荷载力，因而具有良好的整体性，在侧向的刚度性上能够满足高层建筑的需要，将水平力的作用控制在极小的范围之内。为了增强建筑强度和抗震能力，在建筑的结构设计过程中，根据建筑的结构设计特点，通过对剪力墙进行结构设计上的优化调整，使其在材料用量上有所减少，提升其经济性，并且在结构的抗震性能上也有所提升。
2、剪力墙结构优化设计原理
建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响，关系着建筑工程的施工和质量。为了保障建筑结构设计的安全性，很多的这方面文件也逐渐增多，这些文件都为建筑结构设计提供了一个明确的技术标准。相关的建筑结构设计应严格按照国家规定，要符合设计标准及规范，这样才能保证建筑结构设计，满足建筑结构安全需要。在进行剪力墙设计过程中，需要设计人员考虑到诸多的设计要素，选择最适宜的建筑结构设计要求，以及相关的施工工艺，这样可以让施工的环境和施工的流程相适应，只有这样才能够以更加全面的设计来避免对于建筑结构的稳定性造成影响，并且能够设计出具有良好工程强度的建筑结构。
实际上在进行剪力墙的设计时经常会有部分的设计人员在发现某层的层间在位移上与该层的要求不符，便会不加思考的去增加该层在侧向上的刚度，这表面上是对问题进行了解决，但实际上却没有考虑的剪力结构在整体上的剪重比，如果其刚度调整能够与规范中的标准相近似，则不会对整体的剪力结构造成影响，而如果剪重比超出了规定的范围，则不可再去增加，同样的，如果其剪重比较小则可适当的增加其结构刚度，以作平衡用。在针对某些对抗震性能要求较高的设计时，一定要选择双向布置的方式，并且要确保来自于两个方向的受力刚度处于一种近似的状态，从而确保其在空间构造上的平衡性，切忌将其设置为单向结构，以免影响建筑整体上的抗震性能。
实际上剪力墙在抗侧的刚度上有着相当高的性能指数，并且也有着相当高的承载能力，鉴于剪力墙的这种结构特点，在建设时应当尽量减少来自于结构上的压力，降低其密集度，增大可利用的空间面积，使剪力结构在布置上更加满足建筑的刚性需求。
3、剪力墙构造优化措施
安全性是房屋建筑的本质要求，是衡量其质量优劣的重要指标。如果设计方面出现了不科学不合理的现象，就会导致建筑施工资源的浪费，难以确保工程质量的良好。对于建筑单位来说，就要加强建筑结构设计的安全性，对重点施工部位有详细的安全规划，从而排除存在的安全隐患，促进建筑安全系数的提高。设计人员在优化设计步骤的过程中应当对于剪力墙结构设计的步骤进行充分的了解，然后在此基础上科学的对于墙肢所具有的厚度与长度进行确定，在优化设计步骤的过程中还应当适时的开展连梁以及边缘构件的设计，合理的构件设计能够提高建筑的整体质量，从而能够在此基础上更好地对于地震荷载进行计算。在进行剪力墙的墙肢截面设计时，一定要遵循简单和规整的原则，使剪力墙在竖向的设置上能够满足其刚度所需，在门窗洞口方面的设计应当保证上下之间的整齐，并以成列的形成进行规整布置，从而使墙体与连梁在应力的分布上较为明确且更具规则性，这样的设计不仅在安全性上有所提升，同时也与当前常用的简图计算相符，因而具有良好的实用性。
在设计时需要注意的便是洞口的设置，要尽量避免布置的错误而导致洞口安排不合理，尤其是对于墙体刚度不一样的位置，在进行设置时一定要注意同墙内的配筋进行结合从而组成完整的框架结构。如果剪力墙的长度过长则应依照统一的标准设置洞口，从而将长剪力墙进行均匀的分割，使其划分为数个均匀的墙段。在针对抗震性能进行设计时，需要注意的是洞口与洞口之间的距离、就剪力墙在构造上的特点而言，其平面在刚度和承重上有着相当大的内外不同，其内部的刚度和承重要远远高于外部的刚度和承重。
为了保证剪力墙在整体上的稳定性，则应当对剪力墙外平面的弯矩进行适当的控制，并且在进行外平面同墙肢的连接时一定要对其进行加固以免梁端的弯矩对建立起造成不利影响。在进行建筑结构平面布置时，需要充分考虑建筑物的使用功能，对剪力墙的位置进行合理的选择，应尽量选择平面形状较大的区域，如楼梯间、电梯间等位置。为确保剪力墙作用的发挥，注意墙体与墙体之间距离的把控。同时，应沿着主轴的方向对剪力墙进行针对性的设置，从而能够有效发挥出剪力墙的抗震效果。
3、提升计算精确性
建筑物结构的布置形式灵活多变，式样繁多，即使是同一栋建筑其结构布局也有很多种方案可供选择。随着计算机软件技术的高速发展，建筑结构设计方案及设计参数的技术分析等重点和难点问题都可借助计算机软件快速解决。在设计过程中，要将建筑参数和数据进行细致的分析和计算，避免因为计算上的失误而造成的施工事故，影响建筑的施工质量。剪力墙的结构设计必须要依据规范的要求对其结构进行考察计算，以检验其设计的合理性，要在楼层最大层得到满足的情况下进行其位移层高比的计算，并将原规定的层数的剪力系数作为设计计算的目标，力求计算的结果同目标值相似，对于以结构转变为主的初期自振和以水平位移为主的后期自振进行控制，尽量控制其比例在规范的允许范围之内。同时，在建筑结构发展过程中需要结合计算机行业进行设计，通过建筑结构设计和计算机编程人员合作，联合开发一个复杂的设计软件，并且能够快速有效的完成建筑结构设计工作，还能保证建筑结构设计的安全性。
4、结语
优化技术的应用可使房屋建筑结构设计更加科学和先进，提高结构设计合理性的同时节约建筑成本，并且使建筑在满足人们基本需求的同时具有更高的美观性和经济性。因此，应当对于剪力墙结构设计的要点有着清晰的了解，从而能够在此基础上有效的促进房屋建筑结构整体水平的顺利提升。
参考文献：
[1]杨现东.高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].四川建材，2016（02）：47-48
[2]梁瑞庆，覃小红.高层建筑剪力墙结构设计问题及优化措施[J].住宅与房地产，2018（33）：71