中国电子工程设计院100142
摘要：近几年随着我国经济的快速发展，城市化发展不断加快，建筑企业在我国的发展也如雨后春笋，但城市建筑的质量安全问题也随之而来。剪力墙结构在建筑中的应用可以有效防止建筑楼体受到地震等灾害的影响，有效的加强了建筑整体的整体性、稳定性。本文通过对高层建筑剪力墙结构概念的阐述和建筑剪力墙结构设计优化的分析，对具体如何优化设计剪力墙结构进行了探讨。
关键词：建筑剪力墙；结构设计；设计优化；策略
1高层建筑剪力墙的概念
剪力墙结构在高层建筑墙体的设计中的应用最为广泛，钢筋混凝土是这种墙体结构的主要建筑材料，一般是通过横向和纵向的承重板的纵横交错增强楼层的承重能力。这种墙体的建造不仅能达到我国高层建筑的合格要求，还大大的增强了高层建筑体的稳定性、刚度和建筑的抗震能力。此外，剪力墙结构在高层建筑设计中还隐藏了大量的承重柱，使建筑内部结构的建造变得更加美观、简洁，在室内设计上提供了更多的空间，不仅符合我国居民对建筑内部美观性的要求，还方便了我国现代城镇居民的生活需求。
2剪力墙结构的特点
剪力墙结构的主要特点就是：稳定性强、刚度性强、抗震能力强。在高层建筑中使用广泛，同时剪力墙结构的设计还降低了施工工程单位的建筑成本，在一定程度上加强了施工单位的经济效益。其次，剪力墙结构减少了建筑室内的承重，使得室内设计更加美观，大大提高了建筑的室内空间。相对的，剪力墙结构存在一定的弊端，剪力墙结构在建筑中的过度使用使得建筑在遇到大强度的地震是出现巨大的反震力，降低了建筑楼体的安全性。剪力墙结构的低建筑成本很容易产生建筑质量不过关的问题，在建筑上存在安全隐患问题，造成居民的人身财产安全问题。
3剪力墙结构设计方面的优化策略
3.1充分考虑墙体的宽高和受力情况
在剪力墙的设计过程中，需要明确墙的宽度和高度，如果出现墙面偏大但是墙体的厚度却偏小的情况，那么这类的建筑的建筑结构受力方面就会存在一定的弊端。因此在剪力墙结构设计过程中，应明确设计思路，注意区分建筑结构中的剪力墙和柱，保证设件的厚度和宽高达到相应的设计标准，例如墙体厚度与宽高之间的比值小于3，在结构设计时需要注意按柱设计要求；若比值超过3，那么就要多注意剪力墙的设计。另外还要从整体考虑剪力墙结构承受的横向力与纵向力，因为在剪力和弯矩的影响下，一个平面空间里的剪力墙内部的承受力比平面外偏大，所以要连接剪力墙与平面外梁来考虑平面外墙肢是否会出现弯矩情况。另外也可以根据剪力墙结构“外柔内刚”的特点，在设计时合理控制剪力墙结构外侧的弯矩，自上而下连续布置，增强剪力墙结构外侧的稳定性。
3.2优化剪力墙设计的计算
在剪力墙结构设计过程当中，根据剪力墙的承受荷载和压力的设计要求确切的计算剪力墙的宽度和它们之间需要维持的距离，同时也要考虑楼层间的最小剪力系数。在实际中一般的剪力墙结构因为短肢的问题使得抗侧刚度比较小，所以在结构设计过程中对长墙的设计要进行定量的布置，或者借鉴电梯在楼梯间形成大刚度的内筒的方法，这样既能有效避免结构在设防烈度产生较大变形的情况，还能增强两道抗震的防设效果。在计算设计过程中要确保剪力墙横向与纵向里至少有一个符合标准，并且另一个的长度不宜过短，尽量将误差值减小在1m内，可以有效避免配筋问题的出现。
3.3选择科学的剪力墙结构设计方案
剪力墙结构设计方案的选择是优化剪力墙结构设计的一个重要指标。在选择方案时，首先要考虑设计方案的可行性、合理性以及方案的安全性，建筑的结构设计是否符合设计方案中剪力墙结构的布局，是否达到建筑稳定性和承重性的要求。另外，在选择剪力墙结构设计方案时要控制剪力墙的构建成本，在确保剪力墙结构能够安全施工的前提条件下选择成本相对较低的结构设计方案。针对不同的建筑要求要设计不同的剪力墙结构方案，充分考虑设计经济性的情况下，满足建筑对结构设计和设计用途上的要求，保证建筑建造的安全性以及建造资金使用的最优化。
3.4优化剪力墙连梁和剪力墙墙肢
剪力墙连梁就是剪力墙各个墙肢之间相互连接的梁，当墙肢受到过大的压力就会造成超筋或者是形变，影响建筑的质量和建筑的使用寿命。因此优化剪力墙连梁是必要的。首先，根据建筑工程的实际情况将剪力墙连梁的高度降低到合理范围内，避免因尺寸问题造成连梁剪切形变。其次，合理调整剪力墙连梁抗震的设计，控制剪力墙连梁的受力情况，在剪力墙结构塑性上进行合理规范。
3.5优化剪力墙的洞口设置
在剪力墙结构设计中，由于剪力墙结构的特殊，宽与高的比值小于2的情况下，就会形成细高状的墙柱；剪力墙结构超过8米时，又会造成建筑在遭遇地震时墙体需要承受的剪力作用增大，从而损害建筑的墙肢。因此需要优化剪力墙的洞口设置，将剪力墙分成合理均匀的墙段，同时注意洞口在剪力墙上的合理布局，提高剪力墙结构的抗震性，连接不同墙段之间的连梁，增强建筑楼体的稳定性。
4剪力墙结构在建筑结构应用中的要点
4．1计算机软件应用
为了能够更好地设计模型，同时使有关的数据计算更精确，需要在剪力墙结构设计应用计算机技术进行精确计算，但在应用计算机计算的同时要切合实际，不能把全部的数据仅靠计算机去处理，有时需要技术人员做好复查工作。因此，剪力墙设计工作人员不仅要学习并巩固好相关的专业理论知识和技能，更要掌握好必要的电脑计算机技能和相关软件操作技术，做到把专业知识理论与专业技能、计算机技术相结合和统一，以此来提高剪力墙设计的水平。
4．2细部构造相关策略
基于剪力墙结构具有的抗侧力性和抗震性的主要作用，决定了技术人员在进行剪力墙结构设计工作时更需要用心做好它的细部构造设计。只有做好了细节上的设计才能从整体上使其抗震、抗侧力得性能达标，尤其是针对薄弱的分部结构，需要特别采用一些有效措施，增强它的抗震性，从而减轻其在地震中的受损程度。另外，剪力墙的底部小墙肢及拐角处的墙肢，均是剪力墙结构中的薄弱点，需要特别注意它的设计和工艺，及时避免出现不利影响。
4．3大墙肢的处理措施
在建筑工程施工中，剪力墙结构宽与高之比一般要求大于2，否则，剪力墙容易受破坏。而当剪力墙过长，则需要对墙体分段以减短其承压长度，不易发生弯曲。另外，可采用开洞施工的方法，将大墙肢通过洞口分为若干小墙肢，待主体结构完工后，进行二次结构填充。
4．4墙体配筋
通常情况下，剪力墙结构的内侧设置为竖直方向的钢筋配筋，而其外侧为水平方向的钢筋。需要注意的是墙体配筋及构造边缘构件需要满足规范要求的最小配筋率，约束边缘构件除满足最小配筋率以外，也需复核计算配筋的要求。
结语
加强剪力墙结构设计的优化，不仅是建筑建造质量的提高，也是建筑整体美观性和城镇居民居住环境的改善。通过本文对剪力墙结构设计的探究，优化剪力墙结构设计需要明确好设计思路，如墙体高度和宽度的关系、考虑墙体的受力情况、剪力墙结构计算的优化以及剪力墙结构设计方案的选择等。根据明确的设计思路，通过实践应用确定剪力墙结构设计优化的方案和目标，其中包括合理掌握剪力墙的尺寸及外形、优化剪力墙的墙肢的设计、优化设计剪力墙连梁以及优化剪力墙的墙体构建等。如果我们能在这些方面去完善加强剪力墙结构，相信能够有效优化剪力墙在建筑结构设计中的应用，进一步加强剪力墙结构设计在建筑工程整体设计的基础。
参考文献：
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