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摘要：在高层住宅中，为了更好的确保其结构的经济性和适应性，钢筋混凝土剪力墙结构因其自身的优势而得到了广泛的应用。所以作为设计人员，必须切实掌握其特点，并按照一定的设计原则，切实强化对其的结构的设计和优化。本文主要分析了高层住宅中，混凝土剪力墙结构设计的优化方法。
关键词：高层住宅；混凝土；剪力墙结构设计；优化方法
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.剪力墙结构的优势
剪力墙结构的优势主要存在这样两个方面：一，整体性较好，由于剪力墙结构是整体向上的结构形式，其具有整体性好、侧向刚度大的特点，不但能够传递水平结构件传递过来的垂向载荷，而且能够有效的抵御风载荷以及地震水平力的作用，而且在高层住宅建筑遇到地震等作用时能够产生较好的变形能力；二，施工工期较短，剪力墙在建筑结构中能够充当传统框架式结构的梁柱作用，而且其自身也能够作为建筑物的承重墙、隔墙等，在增加建筑内部空间的同时，还能够省却大量的传统梁、柱等结构构件，使得建筑工程施工更加简便，能够有效的减少模板施工工作量，从而降低施工周期。
3.剪力墙结构设计优化方法
3.1剪力墙结构布置的设计原则
一，根据高层住宅实际的概况，有效地控制剪力墙数量，尽量减少剪力墙边缘构件的数量；二，确定剪力墙抗侧力构件的最佳设置位置，为建筑结构抗扭强度的增强提供必要地保障。实现这样的发展目标，可以采取以下的措施：（1）尽量将剪力墙布置在高层住宅建筑结构外围护墙的周边位置，设置一定的强连梁增强整体的刚度。在建筑结构的中部合理地控制剪力墙数量，确保建筑物的主体结构抗扭强度能够达到设计方案的具体要求，优化建筑结构的同时增强建筑外墙的排水效果。（2）均匀性的布置长墙，少布置短墙。在剪力墙布置的过程中，技术人员应该根据隔墙位置的实际荷载效果合理地设置剪力墙，对剪力墙之间的间距进行有效地控制。对于间距较小的空间内，应该布置多道剪力墙。增强剪力墙长度的同时尽量减少剪力墙的数量，确保整个建筑结构的抗侧强度能够始终保持在较高的层面上。随着剪力墙边缘构件数量的减少，可以提高建筑空间的利用率，优化不同结构的平面布置。在高层剪力墙布置的过程中，一般将墙的长度设置在8米以下比较合适，主要是为了增强这种墙的抗震强度，避免因为个别长墙的破坏而发生连续倒塌现象。同时，尽量减少较短的剪力墙的数量，确保建筑物主体结构的稳定性可以始终保持在更高的层面上
3.2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。
3.3合理优化剪力墙的外形及尺寸，设计最佳比例
在高层建筑的剪力墙设计过程中，需要特别注意保证其结构的竖直方向和水平方向具有最佳的刚度和载荷分布，尽量将剪力墙的墙肢截面高度设计为比8倍墙厚稍大，两间合并布置应选择大开间剪力墙，否则应尽量避免按照开间布置，以满足竖向荷载传递需求。剪力墙的形状设计应该尽量选用有利于剪力墙结构稳定性的“L”形和“T”形两种，这种结构同时能够保证剪力墙具有较好的侧向刚度，减轻墙体自重，减小结构体积，降低工程投资额度。根据工程设计经验，剪力墙中以“L”形及“T”形设计最为常用，当一个方向的剪力墙符合一般剪力墙设计要求时，另一个方向的剪力墙不宜设计过短，以免出现较大的配筋，因此应该控制在1m左右，并且墙端暗柱配筋应以接近构造配筋为佳。
3.4优化不规则洞口剪力墙的设计
在高层住宅建筑设计的过程中，开设不规则洞口时需要充分地考虑建筑物的整体结构，避免这些举措对剪力墙结构的稳定性造成较大的影响。设计人员在具体的工作开展中应该尽量避免采用不规则的较大洞口的剪力墙，并根据整个建筑结构的特点将实际作用效果明显的暗柱暗梁置于剪力墙中，减少不规则开洞剪力墙使用中产生较大的应力，增强这种剪力墙的实际抗压性能。
3.5高度和高宽比的控制
房屋的高度是指室外地面至主要屋面的高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度；表中的框架结构不包括异形柱框架结构；部分框支剪力墙结构是指地面以上有部分框支努力墙的结构；平面或竖向均不规则的结构或IV 类场地上的结构，最大高度应适当降低；A级高度的甲类建筑，6、7、8 度抗震设计时，宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合要求，9度时应做专门研究；B级高度的甲类建筑，6、7度时，宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合要求，8度时应做专门研究；9度抗震设防应该具体研究。
3.6剪力墙抗震优化设计
现代社会，人们对建筑的抗震性能意识不断提高。对于高层住宅建筑，地震所带来的危害将会更大。因此，在对高层住宅进行结构设计时，一定要考虑建筑的抗震指数。对于高层住宅剪力墙结构，可能由于本身刚度比较差，所以在发生地震时变形就会非常严重，对于地震的防御能力就很低。因此，对于高层住宅剪力墙的刚度问题要进行优化设计，符合抗震的要求，保证结构合理和经济性。
3.7优化联肢墙的设计
结合高层住在的整体结构特点，可知部分区域的剪力墙是通过许多受弯构件的作用连接在一起的，共同构成了性能可靠的联肢墙。在对这种墙体结构设计的过程中，为了保证所有的剪力墙在实际的应用中能够达到预期的效果，设计人员应该充分考虑其中荷载的均匀性，确保所有的剪力墙布置时受到外界的作用力基本一致，从而增强联肢墙的抗压性。对于水平方向的连梁，使用中呈现的是双曲率弯曲形态，而其它的墙肢大部分呈现的是单曲率弯曲形态。因此，技术人员在完成这种设计工作的过程中，应该对联肢墙的连梁及墙肢部分的设计方式分别选择出可靠的设计方法，确保所有的剪力墙在实际的应用中能够达到实际的抗压要求。
结束语
相对一般的建筑，高层住宅建筑的投资成本高、工程量大、施工技术要求高。因此，需要施工企业在工程建设的过程中优化建筑物不同结构的设计方法，采取必要的措施提高工程的施工质量，增强这类建筑物结构的稳定性与安全性。做好高层住宅中混凝土剪力墙结构设计优化方法的研究工作，可以增强高层住宅的安全性能，延长这类建筑物的使用寿命，增强工程的经济效益和社会效益，为现代化建筑企业战略目标的实现提供可靠地保障。
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