高层建筑剪力墙结构优化设计分析

高层建筑剪力墙结构优化设计分析

贾江涛

深圳机械院建筑设计有限公司东莞分公司

摘要：在高层建筑里，剪力墙结构是需要研究的重点。文章对高层建筑剪力墙结构优化设计进行了分析，以供参考。

关键词：高层建筑；结构优化分析；剪力墙

城市土地资源非常有限，而高层建筑是越来越多，在此种情况之下，没有其它方法可以解决城市住房的问题，只有更好地利用土地资源，建设高层住宅建筑，才是比较有效的解决办法。高层剪力墙结构在城市建筑里运用的越来越广泛，所以在建立高层建筑的时候，要合理运用剪力墙的刚度和抗风抗震能力，才能很好地运用到高层建筑里面，通过剪力墙分隔将建筑空间的布局更加合理，这在建筑结构设计里会运用会越来越广泛。

1剪力墙分析

对高层建筑来说，利用剪力墙结构能很好地布置房屋的空间，看起来非常有整体性而且美观实用。所以在剪力墙的运用中，是可以更好地利用于室内设计结构中的。但是这样做也有一些弊端，所以在设计的时候要很好地进行考虑。

1.1剪力墙概念

在建筑当中，高层建筑的剪力墙，是一种广泛大面积使用的墙体结构，其墙体结构最主要使用的是钢筋混凝土，利用剪力墙的合理布置来达到楼层的承重能力，关于剪力墙的建造，最主要的目的就是要有稳定性及安全性，要利用好剪力墙结构来进行楼房的抗震，满足高层建筑的每一个需要。在建筑当中，剪力墙要有很大的承重能力，并且让楼房看起来非常简洁大方、美观实用，同时要满足大众的审美和需求，提供很大的空间，且有结构设计感，满足城市的居住需求。

1.2剪力墙结构的特点

剪力墙结构的设计使用，最大的目的就是能够降低设计成本，能更好地利用建筑材料。钢筋混凝土是比较便宜的，在满足建筑强度需求的同时，更能满足建筑造价师对于价格上的需求。所以剪力墙结构需要有更好的承重，和传统的承重墙比较起来，能够更好地节约空间及承重。在设计建筑时，应当考虑各个细节，利用剪力墙的特点来抗震。

2结构优化设计

2.1高层剪力墙结构布置要求

剪力墙的作用非常大，不仅要考虑空间问题，更要考虑到建筑当中的抗震和抗风能力。如果说剪力墙的结构是按照主轴线来设计的，那么就要考虑到剪力墙的结构是否有抗变形的能力。在设计剪力墙的时候有高度和宽度的要求，要在保证对称的情况下，减少占用空间的墙体和柱体的情形出现。而且要按照工作人员的设计要求来进行合理地布置，要按照剪力墙的受力能力来进行合理的设计需求，要根据现场的条件和地面来进行施工，满足国家的条款条例的要求。同时，在设计的图纸上面标注出重点的地方和位置，保障施工的质量，很好地控制施工质量和材料的使用情况。

2.2剪力墙优化设计

根据国家建筑物抗震能力的相关规定，剪力墙的厚度是用严密的数据来控制的。如果有特殊的情况，那么应该根据房屋建筑的特点来进行改造，不能让房屋业主私自打通墙体，这样是非常危险的，要利用好建筑面积来设计墙体和暗柱，让外观更美丽。如果在优化设计的过程中，那么第一步需要重视的就是材料，要选择质量好的钢筋混凝土。在配合条件上来说，是要按照墙体设计的要求将钢筋安装在墙体里面。对于地下情况来说，要选择标注的配筋率，设计好了就能够降低成本，但前提是要保证安全。

2.3位移的优化设计

根据国家的相关规定，在设计楼层之间的位移有变化的时候，要在考虑扭转变形的情况。高层建筑最主要的目的就是防止楼层间和剪力墙的变化，一般来说要减少扭转变形是不可以增加构件的刚度的。在剪力墙结构最合适的情况，要保证地震的时候建筑物不受到影响，要在楼层平均值范围内。对于剪力墙的侧向刚度来说，控制在规定的范围内有抗震作用，还能节约成本，防止成本的上升过大。在保证结构的同时，要以数据为标准，根据结构平动为主来进行调整，保证高层建筑的安全性，要保障剪力墙的最大合理化的优化设计。框剪结构上面有办公楼和宾馆等设计，能够在承重力方面很好地控制结构，能实现建筑的使用功能。如果在居民住宅中，在空间结构小的房间里面设计，能够很好地灵活展现出房子的结构施工。剪力墙还有一种结构叫做简体结构，是利用钢筋混凝土来设计的剪力墙。在建筑剪力墙当中，很多都是利用的钢筋混凝土方法。

3.抗震设计

在进行剪力墙结构设计时，根据《高规》或《抗震设计规范》等有关规定，结构布置要合理，比如剪力墙结构设计中它的刚度不能过大。同时在满足楼层最大层间位移和层高之比的基础上，确定楼层最小剪力系数，使计算出的数值最接近规范设定值。

3.1调整楼层最小剪力系数的原则

尽量减少剪力墙的设置数量，以有较大的空间的剪力墙布局为目标，使结构具有适当的侧向刚度，最大限度地减少楼层最小剪力系数，使其接近（或不小于）规格限制。以减轻重量，减小地震作用的输入，降低工程造价。

3.2结构侧向刚度和抗扭刚度的调整原则

3.2.1结构平面的规则性要得到很好的保证，主要的目的就是使得结构的扭转效应得到降低，在对扭转效应进行计算的时一定要把偶然偏心力对结构的影响全面的考虑在内。

3.2.2结构扭转自震周期与平动自震周期比的调整原则

根据众多地震灾害房屋受损情况研宄表明，高层建筑结构设计平面不规则、抗扭曲力弱等房屋破坏最为严重。所以在设计时，必须保证建筑的有较强的抗扭曲能力，保证建筑结构的平面规则性。

笔者查阅了地震多发区中地震对房屋建筑的损害情况方面的书面资料发现，被严重破坏的髙层建筑物往往设计平面不规则。针对这种情况，我们应该具体问題具体分析，当务之急就是使高层建筑的抗扭曲能力得到加强。

4剪力墙有可能存在的问题

之前我国的高层建筑都是采用的传统的墙体模式，所以在剪力墙设计当中，我国之前的设计有不合理之处。相关的专业人士在设计的时候，是根据传统的思维来思考剪力墙的设计。高层建筑剪力墙的结构设计的优化理论的发展与传播并不是很顺利，导致很多的专业人员对于优化理论并不熟悉。在实际的操作过程当中，国家制定的标准正在一步步的完善。所以在剪力墙设计时，是没有统一的标准。在设计当中，很多都是商业住宅楼，在建筑当中的剪力墙的设计，是需要有专业的人员来设计，如果完全都是靠经验来设计的话，我国高层剪力墙的设计是不会有进步及发展的。在设计弯矩的时候，必须要考虑到我国地震发生规律，要按照低级地震的发生的情况来预防。在高层建筑使用当中，如果真的发生了低级地震，那么可以减少楼层的裂缝问题的出现。

结束语

我国剪力墙的发展，在高层建筑利用过程当中，是实践和理论知识相结合。如果实际情况违背了理论情况的时候，我们要根据当地的建筑特点和地质特点来进行更改。在高层建筑当中，既要节约空间成本，又要控制剪力墙的厚度，另外还要考虑到建筑的安全问题，因为在高层建筑中，安全是最为重要的问题。要合理设计优化高层建筑剪力墙，这样才可以在生活建筑当中完美地运用起来。

参考文献：

[1]陈光光.建筑剪力墙结构优化设计分析探讨.上海建材.2012.1

[2]徐杰.高层建筑剪力墙结构设计探讨.建筑.2012.7

[3]赖仓.讨论建筑剪力墙的设计.消费导刊2002.3

[4]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨.福建建材.2009.1