摘要：剪力墙结构主要是指横向以及纵向的承重构件为墙体的结构，在对建筑物体进行设计时，合理安排墙体的位置，那么就会在不同墙体之间产生一种结构体系来对水平作用进行有效的抵抗，且能够实现对空间的分隔。大部分高层建筑都采取了剪力墙结构模式，能够让不同荷载所引发的内应力得到合理的承担，因此在设计剪力墙结构时应当从科学性、经济性以及合理性进行考虑，让其作用得到充分的发挥。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构优化
1剪力墙结构的特点
1.1剪力墙结构的分类
在对剪力墙结构进行分类时，可以根据不同方面来进行分类。通过剪力墙截面形状来进行分类，就可以分为诸如“一”字型、“T”字型、“L”字型以及“Z”字型等形状的剪力墙。通过剪力墙墙肢截面高度与厚度的比例来进行分类，如若高度与墙厚比值≥8，那么就属于普通剪力墙;如若高度与墙厚比值处于5-8之间，那么就属于短肢剪力墙;如若高度与墙厚比值≤3，那么就属于异形柱。根据剪力墙的洞口就可以分为整体墙、小开口整体墙、连肢墙以及不规则洞口剪力墙。其中整体墙主要是指并未在剪力墙中开设相应的门窗洞口，或者是剪力墙中所开设的洞口大小符合相关标准，开洞率小于16%，任一洞口与洞口之间的距离以及洞口至墙边的距离都大于或者等于洞口长边尺寸。小开口整体墙主要是指在剪力墙中所开设的门窗洞口尺寸不符合整体墙的标准，开洞率大于16%，此时就会在墙肢内部产生一个局部弯矩。连肢墙主要是指在剪力墙中所开设的门窗洞口尺寸较大，并且这类门窗洞口能够根据一定的规律来进行排列，在此种类型的剪力墙中，其整体性主要是依赖于洞口之间所添加的连梁来提供。因为连肢墙所开设的洞口数量较大，削弱了其整体性能，因此在现代建筑之中应用频率较低。不规则洞口剪力墙主要指根据特定需求在剪力墙中的各个部位进行洞口的开设，并不具备一定的规律性。
1.2高层剪力墙结构的特点
针对高层建筑所采取的剪力墙结构具备侧移控制、水平荷载、轴向变形以及结构延性等特点，因此在对高层建筑剪力墙结构进行设计时应当充分考虑到以下几点，剪力墙结构应当具备较大的自重，具备较高的抗侧刚度，且侧移范围较小，吸收性能相对好，并有效降低地震对高层建筑所造成的冲击。高层建筑的剪力墙结构在厚度与高度方面和低层建筑相比更大，其抗剪切力机械强度会消耗相对较小的荷载能量，因此在设计高于20层的高层建筑时，应当通过全截面抗弯作为理论基础来将剪力墙截面弯曲破坏所具备的极限承载力进行计算，一边来说剪力墙结构中的门窗洞口尺寸越小，其所具备的整体性能越优秀。同时，在对高层建筑剪力墙进行设计时，还应当根据实际情况来合理划分剪力墙结构中的空间结构，进而实现室内框架美观整洁的目的。需要注意的是，一般采取了混凝土作为剪力墙结构的原材料，自身具备一定的重量，在受到地震冲击时极易对整体产生较大的破坏，且剪力墙结构的抗侧刚度也会受到地震的影响，给居民带来一定的安全隐患，因此在这方面还有待优化与完善。
2 高层建筑剪力墙结构优化路径
2.1对剪力墙结构中的梁板进行优化
在现有的高层建筑剪力墙结构汇总，相应的梁板结构相对来说已经较为完善，因此对其进行优化主要是通过局部优化来完善其计算算法、构件形式以及荷载种类。因为高层建筑所承受的荷载相对不大，故而在上部应当采取普通梁、板结合的方式。在地下室顶板的设计中，主要采取密肋楼盖这一结构，一般分为单向与双向两个种类。在传统的高层建筑中，由于地下室顶板中存在着数量众多的盖土，故而都采用了单向次梁楼盖，但随着时代的不断发展，单向次梁板已经逐渐被大厚板所取代，大厚板具备较为简单的施工方式，较少的成本投资，较短的施工周期等优点，因此高层建筑剪力墙结构中的梁板优化可以重点考虑这一方面。由于使用了不同的楼板，那么其算法也会相应有所变化，一般来说高层建筑剪力墙结构中相关结构构件主要采取塑性内力重分布分析算法来计算其承载力，通过这样的方式能够有效满足高层建筑工程的相应需求。在布置梁时应当采取合理的措施来保证其传力路径不得大于两级，其跨度一般设置为3.5～6.5m范围之内，梁的高度要保证不高于梁长度的十二分之一。在高层剪力墙结构中的连梁一般被用作于耗能构件，具备较大的刚度，能够在产生地震时吸收其中大部分的能量，但若刚度过高就会对整体性能产生较大的影响，因此在丢连梁进行设计时应当对连梁的高度以及跨度进行合理的调整，以此来降低钢筋材料的使用数量，进而让连梁的刚度符合相关标准。
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图2-剪力墙平面
2.2对剪力墙平面进行优化
1)让剪力墙平面保持均匀与对称，使剪力墙面的中心能够最大化地重合剪力墙结构的刚度中心，使得其中的扭矩得到有效的降低，进而让内外墙体得到拉通。2)在对剪力墙平面进行设计时应当充分考虑到其抗震效果，尽量采取两侧都具备剪力墙的方式，避免仅有一侧具备剪力墙的情形出现。3)还应当充分考虑到剪力墙的抗侧力，应当根据高层建筑的实际情况来合理分配其抗侧力，避免其引发过高的刚度。在进行设计时主要根据以下公式来进行推算:T=(0.05～0.06)n，T是指剪力墙结构的刚度，n主要是指剪力墙结构的层数，计算结果能够较为准确地反映出剪力墙结构刚度的范围，且确保剪力墙层数能够有效匹配剪力墙刚度，进而让其承载力以及有效空间得到拓展。
2.3对剪力墙墙肢进行优化
在对高层剪力墙结构进行优化时必须要确保其具备较高的延展性，且在部分位置能够通过弯曲剪力墙结构来对原有的剪力墙结构进行替代，进而最大化地提升其机械强度。部分剪力墙结构长度相对较大，针对这一问题就可以在该剪力墙结构中进行开洞，以此来把较长的剪力墙分割为单独、均匀的小型墙段，这样一来就较难产生裂缝，从而让剪力墙结构中的钢筋本身所具备的支撑作用得到最大化的发挥。在受到地震的冲击时，剪力墙墙肢过大极易产生破坏，因此通过对剪力墙墙肢进行优化，能够有效降低被破坏的机率，减少后期的维修成本支出。
2.4对剪力墙结构过渡层进行优化
高层建筑在受到地震冲击时，底层框架中的剪力墙同样会受到较大的应力，加之荷载的影响，在剪力墙结构中的过渡层会降低其墙体本身的承载力，如若不对其进行有效的优化，那么就会留下一定的安全隐患。在对剪力墙结构过渡层进行优化时，应当根据实际情况来计算过渡层墙体的最大受压数值，并在其中添加相应的构造柱空间，让后续的墙过渡层可以提升其对于地震剪切力的传递效果，从而最大化地提高过渡层所具备的延展性能及对能量进行消耗的能力。
3 结语
综上所述，当前高层剪力墙结构相对来说较为完善，但仍有部分方面需要进行优化。相关设计及施工人员应当根据高层建筑的实际情况，对当前高层剪力墙结构进行全方位的优化，进而最大化地提升高层建筑剪力墙结构的安全性及稳定性。
参考文献
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