庞子豪
广西工业建筑设计研究院有限公司 广西 南宁 530000
摘要：随着经济和建筑行业的快速发展，目前剪力墙结构已经得到了高层建筑工程的广泛应用，该结构刚度性能与侧翼性能较好，能够提高建筑的抗震效果，满足高层建筑对刚度、侧移水平及稳定性的要求。但是在剪力墙结构设计方面，因为受到多种因素影响，设计仍不完善，因此需要采取有效的措施对剪力墙结构进行优化设计，为高层建筑的安全性和稳定性提供保障。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
引言
建筑行业的飞速发展推动了多种建筑施工技术的普及和应用，其中剪力墙结构已成为当前建筑设计中的重点建设类型，要求设计人员不断优化其设计技术。文章基于建筑工程剪力墙结构设计，简要概述了剪力墙结构在建筑工程设计中的重要性，可采取有效的措施对剪力墙结构进行优化设计，为高层建筑的安全性和稳定性提供保障，旨在为建筑工程设计人员提供参考。
1剪力墙结构在建筑设计中的重要性
剪力墙结构建设工作是在确定剪力墙数量的基础上组成的建筑空间结构，满足不同建筑的功能需求，对建筑主体结构起到稳定和平衡的作用，能发挥剪力墙结构刚度大的优势，增强建筑物整体承重能力。一方面，建筑工程设计过程中采用剪力墙结构进行建设能够有效开发空中建设资源，保障工程施工人员的人身安全；另一方面，剪力墙结构具有防震、抗震功能，具体抗震效果由剪力墙之间的刚度比例决定，设计人员可采用强化措施增强建筑剪力墙的抗震能力，达到抗震、减震目的。
2结构设计流程
一是在进行结构设计时，设计人员要根据建筑的具体设计要求来确定，同时要考虑实际施工环境；二是在确定建筑平面后，对剪力墙墙体进行均匀的布置，使其刚度均匀，重心与质心尽量重合，才能在保证建筑的稳定、实用性的前提下减少配筋，满足优化要求；三是要根据人体工学原理和用户的实际使用要求来设计房间面积，确保用户使用舒适性，同时要根据模数协调的原则，对开间和进深尺寸进行科学的设定。设计时，必须根据工程的特点，科学地选择使用的构件，如果构件形状过于异形或类型单一，则不能采用预制，而应直接浇筑。
3剪力墙墙体布置方法
3.1做好平面布置
为了保障剪力墙能够对高层建筑提供全面支撑，在剪力墙布置设计阶段，设计人员必须重点关注剪力墙上下设计环节，做好该结构设计对剪力墙墙体布置成果有重大影响。应遵循均匀，分散，对称和周边布置的原则，沿房屋横纵两个方向布置，在满足位移限制的情况下尽量少布墙。剪力墙应设成L、T、工、形，尽量少布或不布一字型剪力墙。在竖向布置上墙体应贯通房屋全高，开洞时应上下均匀。总体而言，在转换层设计中设计人员要依照层间位移角均匀性、水平状态等进行空间分析，了解墙体是否匀称，同时了解内力分布情况，找出其中薄弱位置，通过增加构件配筋的方式来强化薄弱点，这样能对剪力墙性能进行优化。
3.2模型调整
根据初步布置好的平面建立计算模型进行初步计算，主要是确定模型的规则性和竖向刚度调整，且满足规范要求。第一，周期比、位移比等参数在满足规范要求下，可适当优化墙长，使其位移角尽量接近规范限值。第二，中部及上部楼层基本无超筋且不出现超筋特别多的梁。若有较多的超筋梁则说明墙布置不合理，该处应力集中，该梁对结构刚度影响很大，形成结构的薄弱部位。
对其调整后也会影响周期及位移等相应参数，它们是互相影响、联系的，不能单一调整，应全盘考虑，才能使结构刚度处于一个合理的状态，保证配筋计算的合理性，从而从根源上达到优化的目的。
3.3剪力墙结构配筋优化
对高层建筑工程造价来说，合理控制剪力墙配筋具有重要意义。分析过往高层建筑结构设计，多数情况下剪力墙配筋均根据相关规范标准的最小配筋率进行配筋的构造，因此需要对墙体厚度进行控制，进而实现对剪力墙身钢筋用量的有效控制。在正式施工前选择合理、优质的材料十分重要，主要在于钢筋材料的选择，需要对其进行检查，保证其质量性能达标后方可进场投入使用。在选择剪力墙结构配筋时，需要确保材料符合工程测算及相关标准要求，水平钢筋需要设置在外侧，垂直钢筋需要设置在内侧，根据具体情况展开优化设计，进一步降低成本。
3.4科学控制剪力墙的弯矩
建筑工程中剪力墙结构的设计需要结合实际工作要求，对剪力墙的结构以及特点等进行分析。剪力墙自身的抗压能力以及承载力比较强，但是平面外的承载力相对来说却比较低。导致剪力墙连接的位置可能会由于外部承载力能力差的情况导致墙体出现弯矩，这也是剪力墙比较容易出现的问题。针对这个问题首先在剪力墙设计中需要控制好弯矩。可以在剪力墙墙面连接的位置设计与剪力墙外侧的连接结构。具体的操作中可以先设计梁轴线的位置，并结合轴线的位置和方向以及剪力墙的方向，合理计算弯矩，保证设计的科学性。同时，做好扶壁柱的设计工作，合理设计扶壁柱可以提升剪力墙的强度和刚度，保证剪力墙质量。如果在剪力墙设计中出现扶壁柱设计问题，需要及时更改设计，如果无法更改，必须立即采取有效的改善措施，可以通过在梁墙间设计暗柱的形式做好配筋的预估和计算，控制好弯矩。此外，也可以设计对梁端稳定构件对弯矩进行控制。
3.5抗震设计
自然灾难具有很强的破坏性，因此设计时对建筑抗震性能的要求非常高。在进行剪力墙设计时，设计者还需要考虑建筑的抗震性能。一是要明确建筑物总体抗震设防烈度、抗震设防类别等数据值；二是要明确信息技术软件的使用范围；三是要重点考虑双向地震扭转和单向地震偶然偏心情况；四是要根据国家有关建筑物抗震设计的相关规定，合理地进行地震计算。另外，在进行建筑物弹性时程分析时，以单条时程曲线为基准进行计算，保证结构底部剪力的数值能达到振型分解数值的65%以上。
结语
剪力墙结构有着很好的互补性，具有很多性能上的优势，在项目工程之中具有广阔的使用空间。以上便是我对剪力墙结构的简要总结，由于篇幅有限，加上个人对规范理解不够及个人水平有限，文中不足和疏漏之处，恳请各位读者多多批评指正。当今高层建筑对剪力墙结构的应用愈加普遍，如果剪力墙结构设计存在问题，势必对建筑的整体稳定性和安全性造成影响。因此设计人员需要采取有效的措施，从总的平面布置、建模计算、配筋分析等多方面出发，全面优化剪力墙结构设计，为工程的稳定性提供保障，降低成本，促进建筑行业的可持续发展。
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作者简介：庞子豪（1992-），男，汉族，广西博白人，本科，助理工程师，主要从事工民建结构设计工作