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摘要：高层建筑剪力墙结构的应用范围比较广，高层建筑需要对剪力墙进行合理的应用和设计，才能充分发挥剪力墙的作用，提高剪力墙的抗压能力，从而提高建筑结构的稳定性。本文介绍了高层剪力墙结构的特点及剪力墙结构的设计。最后，提出了结构优化设计方法，可供类似工程设计参考。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计；优化
1高层建筑剪力墙结构的特征
第一，剪力墙结构抵抗侧面刚度比较大，在水平作用力的条件下不但发生侧移的现象微乎其微，而且此时承受的总量也比较大，还具有整体性能良好等特点。第二，剪力墙通过科学合理的设计过程，不仅可以使剪力墙的抗震性能大大增强，而且还可以大大提高剪力墙的延展性能。第三，因为剪力墙具有较大的承载能力，而且侧向的变形也比较小，还因为剪力墙具备一定程度的延展性，因此在抵抗地震过程中具有不同寻常的作用。第四，剪力墙之间的距离基本上不是很大，而且在平面格局部署方面不能随意变更。
除此之外，建筑空间面积也有一定的约束。因此关于居住及商用融合为一体的综合高层建筑，商用面积一般可以运用框支架及框支柱进行灵活转变，从而达到加大商用建筑面积的效果。在高层建筑中剪力墙一般使用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，此结构不但具有很好的抵抗楼板带来的竖向荷载，而且还可以有效抵抗风荷载及水平地震等性能。
2高层剪力墙结构格局部署
2.1高层剪力墙部署的基本规则
高层剪力墙部署的基本规则是顺着主轴进行部署。第一，高层建筑剪力墙的方向或其他一个方向实行双向部署时，应该满足在同一个平面内剪力墙的部署应该确保均匀的条件。第二，高层建筑剪力墙的宽度及高度通常会很大，但是高层建筑剪力墙的厚度一般比较薄，墙体一般会受到水平剪力、竖向压力机弯矩等作用力。第三，在对高层建筑剪力墙进行部署时，一定要使剪力墙达到有效的抵抗地震及风的承受能力的标准，因此高层建筑剪力墙的结构部署应该满足非弹性变形及防止脆性剪力墙分裂的条件，因此高层建筑剪力墙结构设计可以应用弯曲型的设计方案。
2.2高层剪力墙结构的分类
2.2.1剪力墙结构
高层建筑的剪力墙结构可以分为整体墙和联肢墙两大类。整体墙一般包含山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙等，联肢墙包含主要由梁组成的剪力墙。依据不同分类墙体的特征、受力特征及墙体内力散布展开配筋、架构。
2.2.2高层建筑剪力墙的优势及劣势
剪力墙的优势：第一，剪力墙具有较大的承载能力；第二，剪力墙的侧向刚度比较大，不易变形；第三，剪力墙墙体表面比较平整，因此比较实用于单层高度比较小的建筑，比如宾馆、住房等。
剪力墙的劣势：第一，剪力墙结构本身的重量比较大，而高层建筑平面面积的格局又有限制，因此要想得到更大的建筑空间面积比较困难。第二，剪力墙结构一般可以分成框架剪力墙结构和框支剪力墙结构。框架剪力墙结构一般能够把框架剪力墙一起当做承载体，可以承受来自竖向及水平方向的负荷。框支剪力墙结构一般是把建筑最低端作为框架结构，比较普遍用于转换层高建筑方面，框架剪力墙结构一般是用来承受竖向产生的负荷，而剪力墙一般的功能是抵抗横向的剪切力。
2.3剪力墙结构设计计算
剪力墙结构设计的计算范围是对剪力墙正截面负荷承载力及斜面受剪力方面展开的计算。在对剪力墙结构设计进行计算之前，应该先认真了解整个剪力墙的结构情况，依据剪力墙竖向及横向受力得到剪力墙的内力大小。在对剪力墙结构进行计算时，应该遵循以下几条规则：
第一，必须与施工图纸保持一致；第二，关于剪力墙的负荷承载能力取值时一定要精确；第三，应该以地下室当做规定的层数；第四，在对整体剪力墙进行计算时，计算的参数及剪力墙内力配筋调整的参数必须与整个过程的研究工序相一致；第五，在对剪力墙结构设计计算过程中，针对地下室的人防、楼梯、侧壁、顶板及挡土墙等抗扭组件，还有立面的小构件等补充计算，能用结构软件计算工具进行计算的应该优先使用计算软件，不能采用其他计算软件进行计算的，应该采取人工计算。
3高层建筑剪力墙结构优化设计
3.1剪力墙结构的空间优化部署
剪力墙结构的空间部署是剪力墙结构优化设计的重要组成部分。理由是：如果剪力墙结构的空间部署十分的合理科学的条件下，从而不但可以实现剪力墙结构设计的简单化，而且还可以有效控制剪力墙的数量。
在实际进行剪力墙部署过程中，剪力墙应该最大限度部署在剪力墙结构周围的外围护墙的地方，而在结构的中间尽量缩减剪力墙部署的数量。
还需要注意的事项是墙肢部分的部署都应该采用整体式打造的构架，并且应该运用具有一定强度的混泥土结构，最大限度地减少剪力墙外部的建设，使剪力墙整体结构变得简单，从而使剪力墙达到抗侧、抗扭标准刚度的目的。与此同时，在剪力墙持续不断转折及小墙垛实际部署过程中，值得关注的是持续不断转折地方应该采用平滑过渡的施工设计方案，而小墙垛则应该运用适当削平的设计方案等，目的是尽量降低持续不断转折及小墙垛对外缘结构产生的影响。
3.2剪力墙内部结构的优化设计
以剪力墙结构的基本特点为基础，这就需要在对剪力墙结构进行设计及具体施工过程中尽量使用弯矩进行合理的把控，实际在操作的过程中应该准确地核算墙体受力的分布，以此来判断弯矩的角度及曲度。因为剪力墙的平面外刚度及承载能力比较弱小，然而剪力墙平面内部刚度及承载能力比较大。
在剪力墙中对于具有抗震作用的剪力墙进行设计的过程中，对于墙肢体轴压比限值界限，应该遵循规范设置打造边缘结构。对于剪力墙墙体的配筋主要要求是水平钢筋必须放在外侧，而竖向钢筋应该置放于内侧，关于钢筋择选方面应该最好采用韧性比较好的，而且延展性能比较强的钢筋，还要特别关注的是铺垫的密度情况。
另外，还应该注重是在剪力墙顶部安置尺寸大小合适的暗梁，进而达到连桥、框架纵筋及剪力墙竖向钢坚不可摧的效果，除此之外，还要依据实际操作过程中的需求使纵筋及箍筋进行合理的分配，在此要注意的是一定要把接缝焊接严密，从而满足施工要求的条件下，实现剪力墙内部结构的优化设计。
3.3剪力墙开口部分结构的优化设计
某些情况下，剪力墙还会承受某些横梁及楼板的结构等，还会在墙体的上面安置许多开口。然而毋庸置疑的是在对开口进行开凿时会对剪力墙整体的性能造成一定的影响。因此为了补救剪力墙所缺失的性能，设计人员一般会添加某些附属结构，从而达到补救的效果。这时候容易造成的弊端是这些附属结构的添加无疑给剪力墙结构增加了复杂性。
为了解除这一弊端，可以采用一定的优化方案进行消除，比如针对一些小开口的整体墙，由于洞口的关系，墙肢之间并不是直线应力散布，存在很大的偏离，可以在对整体墙计算的过程中进行校正。再比如涉及到具有抗震性能结构设计时，应该尽力防止洞口之间及洞口与墙边产生墙肢体截面，还可以安置一些比较简单的与支架功能相似的结构体，进一步完善剪力墙开口优化的效果。
3.4连梁结构的优化设计
连梁结构是剪力墙结构设计中重要的组成部分之一，连梁结构设计是否科学合理直接会影响到整个剪力墙优化设计的结果。在建筑工程中，连梁起到的功能主要是抵抗地震的作用。在实际设计过程中，连梁一般会以搞垮比2.5作为分界线，于是将连梁形态结构分为了搞垮比高于2.5的和低于2.5的两类，而且截面受剪承载力及配筋在工程方面对连梁结构的优化设计提出了鲜明的需求，而且在连梁结构优化设计时应该在达到相关条件的基础上进行设计。
针对连梁塑性调幅方面时，往往应用的优化设计途径有两种：第一种是把连梁的刚度在进行内力核算之前就进行折减。第二种途径是把连梁的弯矩和剪力的组合值在内力核算之后再乘以一个折减系数。这两种途径并没有好坏之分，最后的结果都是通过优化之后得到的，连梁的弯矩及剪力设计的数值不但应该大于或等于实际应用阶段的数值，而且应该大于或等于预防剧烈度低于一度的地震组合所得到的弯矩设计值，进而避免因剧烈震动而产生的大的裂缝或断裂的现象，进一步保证建筑物结构的安全性能。除此之外，在对连梁实际进行铰接过程中，防止产生冷锋或裂口的现象。
3.5对剪力墙结构过渡层进行优化
高层建筑在地震作用下，底部框架剪力墙也会受到较大的应力。另外，由于荷载的影响，剪力墙结构中的过渡层会降低墙体本身的承载力。如果得不到有效的优化，就会留下一定的安全风险。在优化剪力墙结构过渡层过程中，要结合实际情况计算过渡层墙的最大压缩值，并在其中增加相应的结构柱间距，从而使后续墙体过渡层能够改善其地震剪力的传递效果，从而使过渡层的延性性能和耗能能力最大化。
4结语
目前高层建筑剪力墙结构比较完善，但仍有一些方面需要优化。根据高层建筑的实际情况，有关设计和施工人员应全面优化现有高层剪力墙结构，最大限度地提高高层建筑剪力墙结构的安全性和稳定性。
参考文献
[1]高层剪力墙结构优化研究[J].马源泽.中外建筑2020-02-28
[2]剪力墙结构优化措施分析[J].戴苗.四川水泥.2019-07-15
[3]高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略分析尹时博住宅与房地产2019-02-25