高层住宅中混凝土剪力墙结构设计的优化方法

文静

摘要 自从改革开放以来，中国的社会经济得到高速的发展，城市化的脚步也不断加快，人们的生活质量得到了综合的提升。经济的主体就是城市的发展，在城市的发展过程中，我们的居住环境也在更新换代，楼层在不断的增高，建筑的剪力墙结构在高层建筑中发挥着重要的作用。自从近几年自然灾害的发生，让我们充分的意识到高层建筑的与日俱增和社会对抗震要求，剪力墙结构的优化设计段将工程成本有着决定性的影响，但是在实际的高层建筑工程中，结构设计环节处也是出现了一系列问题，针对此情况本文着重的对剪力墙结构设计中所出现的问题进行分析，并对于所出现的一系列问题给予优化处理方法。

关键词 高层住宅 剪力墙结构 设计 优化方法

中图分类号：TV331文献标识码： A

高层建筑是城市现代化发展的主要标志，也是体现一个国家经济水平的一个依据。在高层建筑中，剪力墙结构因其抗侧刚度大，能有效地减少侧移，且具有较好的抗震性能，因而被广泛应用于多层和高层混凝土建筑中。也是正是因为如此我们更要掌握好剪力墙结构受力特点，把握好剪力墙结构设计的基本原则，以达到提高高层建筑质量、节约工程成本的目的。由于高层建筑的特殊性，其建筑技术要求比低层建筑要求要高的多。下面针对剪力墙结构设计存在的问题进行讨论，提出具体的优化措施，从而将结构的合理性、经济性与安全性相融合，提出具体的优化方法，为建筑师设计出更好的高层住宅结构体系提供一些建议。

1.剪力墙结构体系

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，由于其良好的抗侧性、整体性和抗震性能，可以建造较高的建筑物。在当代的国家标准中，剪力墙结构布置一般分为平面和竖向两种，剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受。所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。随着建筑高度的不断增加，位移增加的速度也会为之加快，弯矩也是如此，因此水平荷载不仅仅是要有较大的承受力，而且抗震力也是要比较强，这样才能保证水平力作用下侧向变形能够更好的控制。剪力墙应在整个建筑的竖向延续，上到顶，下到底，中间楼层也不要中断，这样可以大大的提高抗震效果。剪力墙沿竖向改变时，允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度逐渐减小，避免各层刚度突变，造成应力集中。但是剪力墙结构设计具有局限性，一般建筑的类型都是小房间，如住宅、宾馆、单身公寓等。我们必须结合剪力墙结构设计的优缺点来发现问题，从而解决问题，以达到整个建筑合理性和安全性。

2.剪力墙结构设计需留意的问题

（1）剪力墙结构的坑侧刚度大，结构周期小，地震响应大，对于建筑的整体抗震效果存在较大的影响。

（2）剪力墙结构墙体过多，会导致整个建筑物重量增加，水平荷载和竖向承受力都会增强，地震的影响也将会增大，而且也会造成施工材料的浪费，扩大施工成本。

（3）在运用软件计算的时候，配筋不宜过多，这样会造成结构延性差，虽然刚度是较大了一点，但是整体的提高了工程费用，就没有达到经济性效果。

（4）工程结构设计计算结构不能盲目的依据计算机，计算机只能作为参考数据，因为中间难免产生误差，所以要以实际情况为主。

（5）设计者不能脱离工程实践经验，剪力墙结构设计将地震力和结构水平位移控制于规范中的合理范围内，并且以计算结果作为参考依据作进一步检查，提高整个建筑的合理性。

3.剪力墙结构设计优化方法

高层建筑中剪力墙结构设计优化取决于我们最终的效果，就是让整个高层住宅变的更加的经济性、合理性和安全性，因为剪力墙结构所承受的水平、竖向荷载都比较大，所建造的楼层通常会比较高，所涉及布置数量、位置和构造以及抗震强度、计算设计等等都是主要的优化内容。

（1）剪力墙结构的布置技巧

对于剪力墙结构来说，科学合理的布置才是关键，同时剪力墙结构的布置对各项计算也是有着重要影响。因此在一般的情况下，剪力墙是沿着主轴的方向布置，最好是在周边外围互抢位置，同时在中间也要做好剪力墙数量的控制，不是越多越好。从剪力墙结构受力的角度出发，对于剪力墙布置太少当然也不利于结构体系，其也不能有效地满足结构的受力要求。同时在各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件获得满足规范要求的抗侧、抗扭刚度。选择好洞口设置，小开口的整体强，要把握好墙肢间直线应力分布，这是要在计算方法的基础上实现。

（2）剪力墙结构的构造技巧

剪力墙结构的构造是要以安全性和抗震能力为基准的，所以在设计中剪力墙结构的墙体厚度、配筋率和墙体的自重都是保证建筑安全的因素。所以我们构造的时候尽量合理减少剪力墙的厚度，增加剪力墙厚度，虽然能提高结构抗侧力的能力，同时也增大了结构的地震力，但是由于影响剪力墙结构的因素众多，结构抗侧移能力与结构所承受的地震力两者不一定成正比变化。，对于安全性来说造成了极大的威胁。严格控制剪力墙的配筋率，要严格遵守《混凝土规范》的相关规定，在依据实际的高层住宅情况来做好配筋率，对于短小、低矮的剪力墙，应适当减小其水平筋的配筋率同时应注意避免竖筋过多使墙的抗剪强度小于抗弯强度，对抗震不利。适当减小混凝土用量，减轻结构自重，减小结构内力、竖向荷载和水平作用力。

（3）剪力墙结构抗震设计

在考虑到抗震设计中，我们不仅要优化前面所说的结构布置、数量还要考虑到结构质量中心与刚度中心，通过合理的间距布置就可以达到质量中心与刚度中心相重合的目的。这样便可以充分发挥剪力墙的抗侧力作用，而且在空间上也能达到充分的利用。根据《抗震设计规范》等有关规定，剪力墙结构设计中它的刚度不能过大。

（4）剪力墙结构设计计算优化

剪力墙结构设计都是要用计算软件就行计算，剪力墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，梁进行框架剪力墙调整与不调整两次计算，有选择的进行配筋设计。例如剪力墙连梁的跨高比不应小于2.5，剪力墙长度不宜大于8m，在考虑偶然偏心对地震作用影响下，楼层间位移和楼层竖向构件的最大水平位移不能超过该楼层的平均值的6/5，也不能高于该楼层平均值的3/2等等，最好使计算出的数值最接近规范设定值，及时检测剪力墙连梁是否在规定限制范围内、剪力墙的底部加强区的轴压之比是否满足设计规范要求，这些都是需要依据在计算数据的基础上进行的。

4.结语

综上所述，高层建筑是以后城市发展的趋势，剪力墙结构也是高层建筑最有效和最常见的结构模式，只有在不断的设计优化老模式，才有可能创新新模式，这样我们高层住宅才会越来越合理，越有安全性、合理性和经济性。

【参考文献】

【1】陈 耀 《高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨》 福建建材，2011（4）：66-67．

【2】胡金焱.浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用.2099(08)

【3】王艳军. 高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J]. 山西建筑.2010(02)