建筑剪力墙结构优化设计问题思考陈永

建筑剪力墙结构优化设计问题思考陈永

陈永

济南高新控股集团有限公司山东济南250000

摘要：剪力墙结构因具有抗震性能好、荷载能力强等诸多优点而被广泛应用于现代建筑结构设计中，其优化设计对确保建筑的安全性有着重要的意义。剪力墙设计需要设计人员考虑到诸多的设计要素，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。本文针对建筑剪力墙结构的优化设计进行探讨。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计

引言：

随着我国经济水平的不断提升和建筑结构设计整体水平的持续进步，建筑结构设计中剪力墙结构设计得到了越来越广泛的应用。建筑剪力墙的优化设计对整个建筑工程的质量与水平有着直接的影响。对此，相关单位需要对剪力墙结构设计过程中存在的问题进行分析，采用科学合理的优化措施完善结构的设计，从而确保工程施工的安全性。

1、建筑剪力墙结构的优化设计原则

剪力墙设计人员在进行剪力墙结构优化布置时，需要根据具体情况对剪力墙结构的设计进行优化。结合剪力墙结构的优势与劣势，设计人员在进行设计时，需要要遵循相应的原则，以此将剪力墙结构的性价比达到最佳，其各个性能都能够达到高层建筑要求，而其劣势设计人员则需要即可能的规避。建筑剪力墙结构设计所要遵循的最基本的原则就是安全、经济,即兼顾设计质量的同时，还需要考虑到经济成本，建设单位是否有足够的资金进行设计优化，实现最佳的目标。第一，设计人员与工程负责人应前往施工现场进行实地考察，并对照项目的施工图纸，根据工程的实际情况进行设计、选择，确定剪力墙结构使用的数量、规模等，避免出现使用不合理的情况。第二，在实际应用时，需要遵循安全性的原则进行合理的采用，要确保建筑结构在应用剪力墙结构后的牢固性与安全性。第三，剪力墙结构优化布置过程中，应注意依照工程的相关要求与标准，进行规范的施工作业。

剪力墙结构数量的应用也需要符合一定的原则，简单概括起来就是：在满足规范规定的位移限值条件的前提下，剪力墙结构的数量应尽量减少。只有这样，才能体现出其在经济方面的价值。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。通常来讲，剪力墙的刚度越大，在地震中受损伤的程度就越小。但相对来说，剪力墙的刚度越大，所需的成本就会越高，对此，设计人员需要在确保剪力墙安全性的前提下，对刚度与剪力墙的数量有合理的把握，以免造成额外的成本支出。

2、建筑剪力墙结构设计的优化措施

2.1制定合理的剪力墙结构设计方案

在剪力墙结构的设计上，建筑企业与施工单位需要对剪力墙的重要性以及安全责任意识有清晰的认识。由于剪力墙结构在保证建筑物整体结构的安全性与稳定性上的重要作用，建筑设计单位应提高对剪力墙结构问题方面的重视程度。根据实际经验不断提高剪力墙结构的设计水平，优化剪力墙设计方案，使之达到最佳效果。在进行剪力墙结构设计前，相关人员应首先对现场施工环境和条件进行勘察和分析，并以实际施工情况为依据，制定科学合理的剪力墙结构设计方案。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。其次，设计人员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，从而能够在此基础上更好地对于地震荷载进行计算。在保障建筑结构的施工安全的基础上，根据工程现场的实际情况与施工需求，对剪力墙结构设计方案进行合理的选择。对建筑材料进行合理的选择，从而确保剪力墙结构设计方案与工程的实际情况相适应。例如，在框支剪力墙的结构中，可以采用短肢剪力墙增强其整体的刚度，根据工程成本对使用量进行合理分配，从而在保证前提机构安全性的同时，对项目资金进行合理的控制。

2.2优化墙体平面形状

在设计过程中，设计人员需要对相关概念设计产生足够的重视，确保墙体平面的形状与方案中的设计保持一致。墙体在坚向布置时，需要注意剪力墙要贯通整个建筑的全高，保持建筑物上下刚度均匀连接。当建筑剪力墙坚向特性发生某种变化时，墙体自身的厚度和混凝土等级需要随之改变，当高度增加时，可以适当减少墙肢数量，降低建筑物的整体刚度。在建筑平面、竖向结构的布置时，需要充分结合建筑结构的特征对墙体平面的形状进行设计，根据对墙体结构的分析，发现墙体的薄弱部分并对其进行强化。在墙体平面形状的优化过程中，需要确保结构刚度的均匀分布，对平面与突出部分的长度进行控制。规则、简单的墙体设计，可以使高层建筑的受力更加均衡，保证应力分布的均匀和规则，从而增强剪力墙的整体受力抗压能力。在结构选取时，要充分考虑墙体结构的性能，采用布置规则的结构，从而使剪力墙整体的结构设计的水平、质量与安全性得到提升，为后续的施工展开打下良好的基础，保障建筑施工的顺利进行。

2.3进行合理的成本控制

剪力墙结构设计优化的过程中，需要结合经济合理性进行目标的设置。首先，建筑材料的合理应用、避免浪费能够对建筑成本进行有效的控制，因此，在设计剪力墙结构体系的过程中，要将水平分布的钢筋与短肢墙中箍筋进行合理的分布、合并，在保证工程质量的前提下，减少钢筋的使用量，从而实现成本节约的目的。在剪力墙结构设计中应减少短肢墙与小肢墙的采用，一方面能够充分发挥出建筑材料的力学性能，另一方面，能够最大限度的节省设计成本。其次，如墙肢的长度存在过大的差异，会破坏材料力学的完整性，影响建筑结构体系的受力，因此，设计人员在进行剪力墙结构设计时，应对墙肢长度的差异进行合理的控制。建筑设计人员可在沿梁轴线的方向设置一定长度的剪力墙与梁相连，或是在整个梁与墙的连接处设置一定数量的扶壁柱和暗柱等相关设施，从而对墙肢平面外弯矩这一现象加以优化。

2.4优化剪力墙布局设计

剪力墙数量的设置需要适度，并不是数量越多，性能越好，反而有时布置的数量的增多会使结构自身所承受的地震力加大，消耗建筑材料等。因此剪力墙的数量布置原则是在满足建筑侧向变形的限值情况下，尽量少的布置剪力墙，以此减轻结构自身的重量，避免剪力墙数量过多反而承载力不好的现象。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，剪力墙的厚度取值原则包括通过周期比、位移比和最大层间位移等各项指标确定剪力墙厚度原则。剪力墙的位置选取，要遵循对称、均匀、分散的原则沿着建筑纵向及横向布置，还应布置在房屋的端部以及形状变化多的地方，恒荷载大、处于端部楼电梯处应减少剪力墙的布置;，剪力墙在平面布置中尽可能对称，若无法满足，则尽量让质量中心与刚度中心接近。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。在布置的过程中，应避免采用单向布置的方式，对短肢剪力墙的数量严格控制，以提升剪力墙布置工作的有效性，提升工程施工的整体质量水平及效率。另外，在合理布置剪力墙的过程中设计人员在对剪力墙进行抗震设计时要做到侧向刚度差别不大，其关键环节是要保证墙肢见面尽可能的简单而且要按照相应的规则进行操作，从而能够在此基础上促进建筑结构设计中剪力墙结构设计应用水平的有效提升。

3、结语

总而言之，剪力墙结构由于其对保证建筑的安全性有直接的作用。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设计进行详细的优化设计和计算，选择剪力墙结构设计方案，通过不断的优化设计，使其能够更加适应高层建筑需求。

参考文献：

[1]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)

[2]杨光.高层建筑剪力墙结构设计优化探究[J].科技致富向导,2014(32)