高层建筑剪力墙结构优化设计探讨

高层建筑剪力墙结构优化设计探讨

发表时间：2019-07-30T14:18:58.870Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：李晓平[导读] 摘要：高层建筑剪力墙结构对建筑物整体结构稳定性起到了重要的作用，保证了建筑结构的安全。

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摘要：高层建筑剪力墙结构对建筑物整体结构稳定性起到了重要的作用，保证了建筑结构的安全。所以，建筑行业对于剪力墙结构要高度重视，对剪力墙结构的设计方案不断完善，提高设计水平，本文针对高层建筑剪力墙结构优化设计展开研究。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计

引言

随着城市化的不断推进，城市建筑物的规模越来越大，为了节约城市土地，提高城市空间利用率，城市内的高层建筑不断增加，且高层建筑的高度也在不断增加，因此高层建筑物的质量越来越受到人们的重视，然而剪力墙结构在高层建筑中也得到了广泛的应用。在建筑结构设计中采用剪力墙结构设计，不仅可以降低用钢量，建筑工程的成本也会相应降低，另外，剪力墙的整体性能比较好，其刚度越大，建筑物整体性就越好，剪力墙的刚度对各种类型的荷载有一定的抵挡作用。高层建筑结构设计中合理使用剪力墙结构设计，将分隔墙与建筑内部的承重墙结合，保证建筑物内部空间安全，且提高美观度。 1概述

（1）高层剪力墙的概念。剪力墙结构广泛应用于我国高层建筑墙体结构中，它主要是通过混凝土和钢筋对建筑底层设计，在建筑上层完成一个多层砌体结构。剪力墙结构作为整体建筑的构件，要契合建筑的整体布局，满足建筑的平面结构，还具有抗震、抗风、承重的能力。高层建筑的剪力墙中有许多的承重柱，让建筑物内部简洁美观，这样使得内部的活动空间变得更大，房屋使用者可以最大限度地根据自己的要求对内部空间进行设计，满足自身需求。

（2）高层建筑剪力墙结构的优点。剪力墙结构被高层建筑青睐的原因是优点颇多：①拥有很好的稳定性、刚性强度和抗侧力性能，承受水平和垂直荷载的能力强；②抗脆性强，具有延性变形和弯曲变形功能；③以钢筋混凝土为原料，成本相对较低；④完美替代传统承重系统，所需空间小，降低建筑物的空间局限性。

（3）高层建筑剪力墙结构的弊端。高层建筑在遇到地震时会产生反震力，地震震级越大，反震力越强，整体安全性随之降低。另外剪力墙结构的建筑物灵敏度较低，对空间间距的限制，不适用于太大型的建筑。 2剪力墙在设计过程中应遵循的原则

2.1剪力墙设计原则

剪力墙结构应具有适宜的侧向刚度，其布置应符合下列规定：（1）平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置。特别强调在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并宜使两个方向刚度接近。（2）宜自下到上连续布置，因剪力墙的抗侧刚度较大，如果在某一层或几层切断剪力墙，易造成结构刚度突变。（3）门窗洞口宜上下对齐、成列布置。规则开洞、洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普通应用程序的计算见图较为复核，设计计算结果安全可靠。

2.2对墙体进行受力分析

（1）高层建筑结构的变形和内力可按弹性方法计算。框架梁及连梁等构件可考虑塑性变形引起的内力重分布。（2）高层建筑结构分析模型应根据结构实际情况确定。所取的分析模型应能较准确地反映结构中各构件的实际受力状况。高层建筑结构分析，可选择平面结构空间协同、空间杆系、空间杆薄壁杆系、空间杆墙板元及其他组合有限元等计算模型。（3）进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性，设计时应采取相应的措施保证楼板平面内的整体刚度。当楼板可能产生较明显的面内变形时，计算时应考虑楼板的面内变形影响或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整。 3高层建筑剪力墙结构优化设计的具体措施

3.1剪力墙平面布置

要想优化剪力墙结构设计工作，相关设计工作者以及施工单位需要高度重视剪力墙平面设置工作，并且在布置住宅结构平面的时候，不仅要使其能够满足使用功能方面的需求，同时，还应该沿着周边对剪力墙进行均匀布置。剪力墙的布置应该做到位置的合理选择，尽可能选择楼梯间、电梯间或者是平面形状比较大的位置，并且要控制剪力墙之间的距离，这样一来才能够充分发挥出剪力墙的作用。

3.2优化转换层的结构设计工作

如今，高层建筑项目的建设逐渐向着结构功能多样性的方向前进，并且，高层建筑物在功能形式上也更具多样性以及复杂性的特点。在落实一些高层建筑结构设计工作的时候，不同部位的使用功能也将不同，因此，在实施设计工作的过程中，应该采取针对性的措施，通过进行具体置换构件的设置，来使建筑结构很好地衔接起来，也就是强化转化层的优化设计工作。在具体进行转换层结构形式设计的时候，需要控制转换层的刚度以及质量在合理的范围之内，并且要使用精确的计算方法，找到存在于转换层中的薄弱环节，根据实际的内力分配特征来优化设计工作，从而不断强化转换层的整体性能。

3.3优化剪力墙结构配筋

剪力墙配筋控制对建筑物主体造价起着关键性的作用。通过以往高层建筑物的结构设计对比，一般的剪力墙配筋几乎都是按规范规定的最小配筋率构造配筋，所以控制剪力墙厚度，可以有效地控制剪力墙身钢筋用量。选择优质的材料是进场前第一步要做好的工作，钢筋材料的选择是至关重要的，各种合格证明一定要检查清楚。合格的钢筋才能进入施工场地。剪力墙结构的配筋选择要满足工程测算和建议标准的材料，将水平钢筋安置在外侧，垂直钢筋安置在内侧，根据现实情况优化设计，减少建筑成本。

3.4优化剪力墙结构连梁设计

在高层剪力墙结构中，连梁是一项关键的耗能构件，连梁常被称为结构抗震设计中的“保险丝”，它可以起到耗散地震能量的作用。所以一定要优化剪力墙结构连梁的设计，连梁的强剪弱弯应该反复多次验算，确保高层建筑在修建完毕后连梁的弯曲破坏比剪切破坏晚。除此之外，在实际施工过程中也不能随意加大连梁纵筋和箍筋，前者会导致无法满足“强剪弱弯”的要求，后者会导致剪切破坏提前发生。例如：当连梁的跨高比大于5时，刚度不能减少，需要按照框架梁的要求设计施工，此时可将跨高比为增加至6，解决刚度不减少导致剪力过大的情形，还可以减少钢筋混凝土的使用量，从而减少投资成本。