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摘要：随着高层建筑结构设计的日趋完善，建筑结构设计中剪力墙结构的应用也普遍起来，而且在施工设计中的位置也变得很重要，对建筑结构的整体稳定性和安全性影响越来越大。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；主要应用； 优化措施；
中图分类号：TU208文献标识码： A
前言：在高层住宅中运用的剪力墙结构，其在使用空间上有很好的的平整性,使得房间布置较为灵活，能很好的满足住宅功能的要求，得到很多设计师以及业主们的喜爱，使其已成为高层住宅的主要结构形式。而高层建筑的结构设计都存在一些不足的地方,工程设计人员如何对高层建筑进行科学的概念设计以及合理的优化手段是满足高层建筑的使用要求与经济性平衡的关键之处。
一、建筑结构设计中剪力墙结构主要作用
剪力墙结构的很多的优点被广泛的运用到现代建筑结构的设计当中，尤其在一些大型高层建筑结构中应用的尤为显著。下面主要对剪力墙结构在建筑结构设计中的应用进行描述与分析。
（一）剪力墙肢的种类与具体结构的设置
剪力墙墙肢的分类主要有：短肢剪力墙与一般剪力墙两种。施工中假如剪力墙高度超过其厚度的7倍，就是一般剪力墙，假如剪力墙高厚的比值在5至8之间时，就叫短肢剪力墙。另外还可以根据剪力墙墙面开口的大小来分为整面剪力墙、连肢剪力墙、整体小开口剪力墙和壁式框架等几种。
很多高层建筑都爱用剪力墙结构，特别是需要较大的空间工作能力的建筑，故剪力墙结构的设置就需要设计成双向的，从而形成新的开工建设结构，如在抗震区域的建筑物中的剪力墙结构就更要这样设计。还有，剪力墙双向的墙体刚度最好接近，墙面的受力也要均匀，并要采取一定的措施调整剪力墙的刚心，确保剪力墙的稳定性。假如剪力墙出现平面向外弯的现象发生，就要对其结构设计进行改变或添加装置来缓解这种现象，从而确保梁端的安全。
（二）剪力墙结构的长、厚度及配筋的作用
依据剪力墙结构的设计原则，其厚度和配筋也有相关的规定。据建筑抗震资料的要求，剪力墙结构的厚度与长度也要依据抗震等级系数来进行调整。依据相关的法规规定，为保剪力墙结构的稳定性、抗震性和钢性，其厚度的最小值为200毫米，且高度与厚度的比要小于1/6。意思是说，剪力墙结构厚度一般不得大于200毫米，高厚比都要符合这个要求。若某些高层建筑剪力墙结构的厚度与长度出现比值不均的条件下，就要采取L和T形截面剪力墙来替代一字形的剪力墙结构，而且要增加剪力墙翼缘长度，或也可以采取其他的方法，使剪力墙结构满足其设计构造的原则与要求。一般剪力墙结构中水平与垂直风险上的配筋比值都不能小于1/400，一些剪力墙底部加强部位的配筋比值也不得小于3/1000，而其他特殊情况下的剪力墙结构的配筋比也要依据实际情况来进行合理调整。
（三）剪力墙边缘结构的作用
剪力墙结构试验的结果表明，其边缘约束性截面剪力墙比无约束性的截面剪力墙的极限承载力要大2/5以上，抗震消耗能量也有1/5之多，墙面的稳定性也要好的多。为此，对剪力墙的边缘结构而言，要依据其设计的使用效果与相关承载力的规定来选择其墙体边缘是设置成约束性边缘结构还是非约束性边缘结构。
（四）剪力墙连梁结构设计的作用
把剪力墙肢之间相连接的梁体就是剪力墙的连梁，剪力墙的连梁能够平衡墙肢的水平负荷力，并对剪力墙肢起到约束与稳定作用，所以，连梁装置对剪力墙的整体结构有非常重要的作用。剪力墙的连梁结构包括其结构的高度与截面大小受很多因素影响，一旦设计出现失误或不合理，就会影响到整个剪力墙的结构设计。故，在剪力墙连梁结构设计时，设计师要重点对剪力墙连梁结构的刚度按相关规定进行一定的折减，对连梁结构的跨度要略加，对高度要略减，从而降低结构刚度，缓解地震作用力的影响。与此同时，也要适当增加剪力墙结构的厚度，增加连梁截面的宽度，使得连梁结构装置能够发挥最大的优势与特点，保证其很好的承载力与抗震力。
二、高层剪力墙结构可进行优化的方面
由于高层建筑剪力墙结构刚度比较大，整体性能好，用钢量也比较省。因为在高层住宅和旅馆等居住性建筑中,居室与客房一般都为小间,分隔墙比较多,而使用现浇剪力墙结构,就可以把承重墙和隔墙合一,这就显得比较经济实惠。此外，用现浇剪力墙结构，室内框架结构比较简洁，外形也美观,方便室内的布置。但如果剪力墙布置的不合适，就会在很大程度影响结构的经济性，使造价增加，例如：剪力墙布置过多，墙厚与墙长偏大，引起上部结构偏刚,地震响应大,上部结构有过多富余，造成浪费；没有控制的轴压比，使剪力墙结构中各个墙肢轴压比通常比较低,使各墙肢的承载能力得不到充分发挥；剪力墙结构中墙体多为边缘构件，钢量增加。
在高层建筑的剪力墙结构设计中,不仅要发挥剪力墙足够的抗侧能力还要改进其工程费用较高的这一缺点，故，依据高层建筑的设防烈度、地质情况、高度、风压等条件的不同，提出以下几种改进的剪力墙结构形式的方法。
1、合理的平面和立面布置
结构布置组织的刚度，力的传递与分配，使剪力墙在满足规范要求的条件下，最大程度的发挥效用，所有的剪力墙结构优化都是在这个基础上进行的。剪力墙结构布置在平面与立面上的合理性，基本决定了其结构在造价上的经济水平，也是直接体现了结构师的实际水平。
在平面上，楼梯间或者电梯间使用剪力墙筒体，这样能发挥筒体的作用，筒体可以是局部区域的小筒体，也可以说大范围上宏观的筒体，对结构的整体抗侧刚度提高较大；
合理的剪力墙间距，对6、7度（0.10g）剪力墙间距通常可控制在6至8米，7度（0.15g）与8度区剪力墙间距一般可控制在4至6米左右。
在平面上，转角的位置尽可能的布墙，角部的墙体对结构扭转能提供较大的帮助，对结构的抗扭刚度的改善也有很大的提高。有些设置转角窗的情况，可在窗周边布置墙体来弥补角部墙体缺少带来的刚度损失的现象；采用剪力墙开洞与连梁的方式解决超筋问题，而不用调整墙的布置；
立面上，在满足轴压比以及其他条件的情况下，合理的对墙体进行变收截面，减小截面，从而达到截面越小钢量越少的目的。
2、按照设计的条件，选择有利的计算参数
剪力墙结构电算参数必须要正确。在这一前提的条件下，在范围内合理的选取参数，可以使剪力墙结构整体与局部计算结果在满足条件下尽可能的优化。
如，连梁刚度的折减、非承重墙体对高层建筑结构的计算自振周期的折减以及刚性楼板的假定是否成立等条件。
3、对控制边缘构件数量的处理
建筑结构的剪力墙在边部和转角处不可避免的都要设置边缘构件，边缘构件的设置要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中第7章中对轴压比、体积配箍率、截面最小配筋条件等诸多的必要条件。对边缘构件的数量效的控制能使剪力墙中必须要加强的部位数量非常有利。
4、剪力墙合理的荷载取值，对减轻结构自重非常有利。
由于混凝土构件的容重大，若没有进行合理的计算则会出现荷载值过大的情况，这样不利于结构优化的进行。例如：
面层做法与装修荷载没有进行合理的计算，不知管线埋设的情况下统一按偏大数值使用；
卫生间与楼梯间等荷载较大的局部区域荷载的取值情况；
不同墙体材料荷载差异不同，混凝土砌块、幕墙荷载以及灰砂砖荷载差异比较大，设计时应明确选用的墙体材料，高层建筑应优先采用轻质的墙体材料；
门窗等洞口的折减，也是减轻荷载的一个重要的方面；
荷载取值的合理与否，不仅对本层的柱、墙、梁、板的配筋量有直接的影响，而且随着高度的增加，竖向构件上承受的力增加也逐渐的加大,从而使得基础部分费用的增加。所以，对荷载取值的合理控制是对上部结构构件与基础部分用钢量控制的一个重要的环节。
5、避免使用短肢剪力墙
短肢剪力墙在一些建筑限制的条件下是有一定的使用效果的。但短肢剪力墙在许多工程经验实例中已经充分表象出抗震性能差、经济性差的不足。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中以7.2.2条为主的一系列短肢剪力墙也从理论上反映短肢剪力墙在构造上需要进一步加强保护，如，短肢剪力墙的轴压比限制更严格，配筋率也比较高，直接导致用钢量的上升。所以，在建筑施工条件允许的情况下，尽可能的减少短肢剪力墙使用的数量。
三、结语
由此可见，建筑结构剪力墙在整个建筑的施工过程中的作用是十分的明显的，而对其进行优化的设计就更能体现出剪力墙的优点。所以，在建筑结构剪力墙设计中要避免为降低成本，为实现经济目的而做出不合理设计的情况，在设计时，要严格按照建筑工程的实际情况进行最为合理、有效并且经济的设计。
参考文献：
[1]陈威宇.建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计[J]. 科技创新与应用. 2014 (21) .
[2]藍培余. 解析建筑结构设计中剪力墙结构的应用 [J]. 中华民居. 2014( 9).
[3] 易宏志. 高层商住楼结构设计中的优化措施分析探讨 [J]. 中外建筑. 2010 (6).
关键词：高层建筑；剪力墙结构；主要应用； 优化措施；
中图分类号：TU208文献标识码： A
前言：在高层住宅中运用的剪力墙结构，其在使用空间上有很好的的平整性,使得房间布置较为灵活，能很好的满足住宅功能的要求，得到很多设计师以及业主们的喜爱，使其已成为高层住宅的主要结构形式。而高层建筑的结构设计都存在一些不足的地方,工程设计人员如何对高层建筑进行科学的概念设计以及合理的优化手段是满足高层建筑的使用要求与经济性平衡的关键之处。
一、建筑结构设计中剪力墙结构主要作用
剪力墙结构的很多的优点被广泛的运用到现代建筑结构的设计当中，尤其在一些大型高层建筑结构中应用的尤为显著。下面主要对剪力墙结构在建筑结构设计中的应用进行描述与分析。
（一）剪力墙肢的种类与具体结构的设置
剪力墙墙肢的分类主要有：短肢剪力墙与一般剪力墙两种。施工中假如剪力墙高度超过其厚度的7倍，就是一般剪力墙，假如剪力墙高厚的比值在5至8之间时，就叫短肢剪力墙。另外还可以根据剪力墙墙面开口的大小来分为整面剪力墙、连肢剪力墙、整体小开口剪力墙和壁式框架等几种。
很多高层建筑都爱用剪力墙结构，特别是需要较大的空间工作能力的建筑，故剪力墙结构的设置就需要设计成双向的，从而形成新的开工建设结构，如在抗震区域的建筑物中的剪力墙结构就更要这样设计。还有，剪力墙双向的墙体刚度最好接近，墙面的受力也要均匀，并要采取一定的措施调整剪力墙的刚心，确保剪力墙的稳定性。假如剪力墙出现平面向外弯的现象发生，就要对其结构设计进行改变或添加装置来缓解这种现象，从而确保梁端的安全。
（二）剪力墙结构的长、厚度及配筋的作用
依据剪力墙结构的设计原则，其厚度和配筋也有相关的规定。据建筑抗震资料的要求，剪力墙结构的厚度与长度也要依据抗震等级系数来进行调整。依据相关的法规规定，为保剪力墙结构的稳定性、抗震性和钢性，其厚度的最小值为200毫米，且高度与厚度的比要小于1/6。意思是说，剪力墙结构厚度一般不得大于200毫米，高厚比都要符合这个要求。若某些高层建筑剪力墙结构的厚度与长度出现比值不均的条件下，就要采取L和T形截面剪力墙来替代一字形的剪力墙结构，而且要增加剪力墙翼缘长度，或也可以采取其他的方法，使剪力墙结构满足其设计构造的原则与要求。一般剪力墙结构中水平与垂直风险上的配筋比值都不能小于1/400，一些剪力墙底部加强部位的配筋比值也不得小于3/1000，而其他特殊情况下的剪力墙结构的配筋比也要依据实际情况来进行合理调整。
（三）剪力墙边缘结构的作用
剪力墙结构试验的结果表明，其边缘约束性截面剪力墙比无约束性的截面剪力墙的极限承载力要大2/5以上，抗震消耗能量也有1/5之多，墙面的稳定性也要好的多。为此，对剪力墙的边缘结构而言，要依据其设计的使用效果与相关承载力的规定来选择其墙体边缘是设置成约束性边缘结构还是非约束性边缘结构。
（四）剪力墙连梁结构设计的作用
把剪力墙肢之间相连接的梁体就是剪力墙的连梁，剪力墙的连梁能够平衡墙肢的水平负荷力，并对剪力墙肢起到约束与稳定作用，所以，连梁装置对剪力墙的整体结构有非常重要的作用。剪力墙的连梁结构包括其结构的高度与截面大小受很多因素影响，一旦设计出现失误或不合理，就会影响到整个剪力墙的结构设计。故，在剪力墙连梁结构设计时，设计师要重点对剪力墙连梁结构的刚度按相关规定进行一定的折减，对连梁结构的跨度要略加，对高度要略减，从而降低结构刚度，缓解地震作用力的影响。与此同时，也要适当增加剪力墙结构的厚度，增加连梁截面的宽度，使得连梁结构装置能够发挥最大的优势与特点，保证其很好的承载力与抗震力。
二、高层剪力墙结构可进行优化的方面
由于高层建筑剪力墙结构刚度比较大，整体性能好，用钢量也比较省。因为在高层住宅和旅馆等居住性建筑中,居室与客房一般都为小间,分隔墙比较多,而使用现浇剪力墙结构,就可以把承重墙和隔墙合一,这就显得比较经济实惠。此外，用现浇剪力墙结构，室内框架结构比较简洁，外形也美观,方便室内的布置。但如果剪力墙布置的不合适，就会在很大程度影响结构的经济性，使造价增加，例如：剪力墙布置过多，墙厚与墙长偏大，引起上部结构偏刚,地震响应大,上部结构有过多富余，造成浪费；没有控制的轴压比，使剪力墙结构中各个墙肢轴压比通常比较低,使各墙肢的承载能力得不到充分发挥；剪力墙结构中墙体多为边缘构件，钢量增加。
在高层建筑的剪力墙结构设计中,不仅要发挥剪力墙足够的抗侧能力还要改进其工程费用较高的这一缺点，故，依据高层建筑的设防烈度、地质情况、高度、风压等条件的不同，提出以下几种改进的剪力墙结构形式的方法。
1、合理的平面和立面布置
结构布置组织的刚度，力的传递与分配，使剪力墙在满足规范要求的条件下，最大程度的发挥效用，所有的剪力墙结构优化都是在这个基础上进行的。剪力墙结构布置在平面与立面上的合理性，基本决定了其结构在造价上的经济水平，也是直接体现了结构师的实际水平。
在平面上，楼梯间或者电梯间使用剪力墙筒体，这样能发挥筒体的作用，筒体可以是局部区域的小筒体，也可以说大范围上宏观的筒体，对结构的整体抗侧刚度提高较大；
合理的剪力墙间距，对6、7度（0.10g）剪力墙间距通常可控制在6至8米，7度（0.15g）与8度区剪力墙间距一般可控制在4至6米左右。
在平面上，转角的位置尽可能的布墙，角部的墙体对结构扭转能提供较大的帮助，对结构的抗扭刚度的改善也有很大的提高。有些设置转角窗的情况，可在窗周边布置墙体来弥补角部墙体缺少带来的刚度损失的现象；采用剪力墙开洞与连梁的方式解决超筋问题，而不用调整墙的布置；
立面上，在满足轴压比以及其他条件的情况下，合理的对墙体进行变收截面，减小截面，从而达到截面越小钢量越少的目的。
2、按照设计的条件，选择有利的计算参数
剪力墙结构电算参数必须要正确。在这一前提的条件下，在范围内合理的选取参数，可以使剪力墙结构整体与局部计算结果在满足条件下尽可能的优化。
如，连梁刚度的折减、非承重墙体对高层建筑结构的计算自振周期的折减以及刚性楼板的假定是否成立等条件。
3、对控制边缘构件数量的处理
建筑结构的剪力墙在边部和转角处不可避免的都要设置边缘构件，边缘构件的设置要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中第7章中对轴压比、体积配箍率、截面最小配筋条件等诸多的必要条件。对边缘构件的数量效的控制能使剪力墙中必须要加强的部位数量非常有利。
4、剪力墙合理的荷载取值，对减轻结构自重非常有利。
由于混凝土构件的容重大，若没有进行合理的计算则会出现荷载值过大的情况，这样不利于结构优化的进行。例如：
面层做法与装修荷载没有进行合理的计算，不知管线埋设的情况下统一按偏大数值使用；
卫生间与楼梯间等荷载较大的局部区域荷载的取值情况；
不同墙体材料荷载差异不同，混凝土砌块、幕墙荷载以及灰砂砖荷载差异比较大，设计时应明确选用的墙体材料，高层建筑应优先采用轻质的墙体材料；
门窗等洞口的折减，也是减轻荷载的一个重要的方面；
荷载取值的合理与否，不仅对本层的柱、墙、梁、板的配筋量有直接的影响，而且随着高度的增加，竖向构件上承受的力增加也逐渐的加大,从而使得基础部分费用的增加。所以，对荷载取值的合理控制是对上部结构构件与基础部分用钢量控制的一个重要的环节。
5、避免使用短肢剪力墙
短肢剪力墙在一些建筑限制的条件下是有一定的使用效果的。但短肢剪力墙在许多工程经验实例中已经充分表象出抗震性能差、经济性差的不足。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中以7.2.2条为主的一系列短肢剪力墙也从理论上反映短肢剪力墙在构造上需要进一步加强保护，如，短肢剪力墙的轴压比限制更严格，配筋率也比较高，直接导致用钢量的上升。所以，在建筑施工条件允许的情况下，尽可能的减少短肢剪力墙使用的数量。
三、结语
由此可见，建筑结构剪力墙在整个建筑的施工过程中的作用是十分的明显的，而对其进行优化的设计就更能体现出剪力墙的优点。所以，在建筑结构剪力墙设计中要避免为降低成本，为实现经济目的而做出不合理设计的情况，在设计时，要严格按照建筑工程的实际情况进行最为合理、有效并且经济的设计。
参考文献：
[1]陈威宇.建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计[J]. 科技创新与应用. 2014 (21) .
[2]藍培余. 解析建筑结构设计中剪力墙结构的应用 [J]. 中华民居. 2014( 9).
[3] 易宏志. 高层商住楼结构设计中的优化措施分析探讨 [J]. 中外建筑. 2010 (6).