摘要：伴随城市人口的不断增长，土地资源日益紧张，人们不得不向高层空间发展，建筑高度不断增高。因为剪力墙结构体系在建筑方面具有更高的可操作性，而且在质量上也有可靠的保证，因此在高层建筑中的使用非常广泛。但是在高层建筑中使用剪力墙结构不可避免的存在很多的问题，这就要求设计者在高层建筑中使用剪力墙结构时要做好优化设计，以保证高层建筑的顺利施工。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
1.高层建筑剪力墙结构设计简析
高层建筑剪力墙结构设计是一项系统性的设计工作，高层建筑剪力墙结构设计自身有着独特的特点。高层建筑中应用剪力墙结构，承重墙与分隔墙就会连成一个整体，既经济又适用。众所周知剪力墙结构在水平力作用下往往容易出现弯曲型的侧向变形，并且由于剪力墙结构承受的竖向荷载和水平荷载都较大，结果在很大程度上促使了高层建筑剪力墙结构具有很好的整体性和侧向刚度。随着人们对高层建筑的要求越来越高，框架结构、框剪结构已经不能满足人们在平面与空间上的使用要求，而纯剪力墙结构既可以保证结构安全可靠，又可以使室内空间墙面平整，所以高层建筑中越来越多的采用纯剪力墙结构。剪力墙结构平面布置灵活，抗震性能好，国内外震害表明，在遭遇强烈地震时，由于其整体刚度大，侧向变形小，极少造成倒塌。
2.剪力墙结构的优点
2.1利于抗震，承载能力强
在剪力墙结构体系设计的时候，首先要考虑到其安全性，所以要在设计的时候遵循荷载能力强，有利于抗震的设计原则。在设计中，为了遵循这一设计原则，必须要对剪力墙的适宜刚度和合理数值进行科学考虑。在整个体系当中，剪力墙是最重要的抗震构件，根据以往的经验，在地震中，剪力墙刚度越大，所受的损伤就越小，但是刚度越大，其工程成本也就越高，所以在刚度设计的时候，要把握好尺度，在经济的原则上合理把握剪力墙的数量，使其既满足承载能力的要求，又不会造成额外的成本支出。对于剪力墙数量，一般考虑两个因素，一方面控制结构的水平位移，另一方面就是控制地震力。这二者进行综合考虑数量即可确定。
2.2材料力学性能明显
在进行结构优化设计的时候要考虑两方面的因素。应该尽量的减少小墙肢和短肢墙的数量。在高层建筑中，剪力墙结构的侧向刚度取决于剪力墙的侧移刚度，通过减少小墙肢和短肢墙的数量来发挥建筑材料的力学性能，在设计成本方面会有很大的节省。在设计中要控制墙肢长度的差异。墙肢长度的差异过大，不利于材料力学的完整性体现，也会影响整个结构体系的受力。
2.3结构经济合理
在建筑中材料浪费是造成建筑成本升高的主要原因，所以在剪力墙结构体系的设计中，要做好短肢墙中箍筋和水平分布的钢筋的合并，这种合并设计会使得工程中的钢筋用量减少，但是并不会影响工程质量，是节约成本的重要设计环节。要合理处理剪力墙的开洞。在高层建筑当中，除去必要的门窗洞之外，往往还需要根据结构布置设计结构洞。从优化设计的经济原则考虑，剪力墙尽量设计为长墙，以此来减少结构洞，从而减少建造成本。
3.剪力墙结构优化设计的重要意义
首先，随着我国的城市化发展，高层建筑的数量和规模逐渐增加，为社会的发展创造了更多的经济效益。高层建筑的缺点在于抗震能力和抗风能力较差，所以对于建筑本身的抗震抗风性能就有着非常高的要求。在进行高层建筑设计时，不但要确保基础强度达到标准，同时也要避免因外力而造成的建筑位移，保证建筑内部结构的稳定程度达到质量标准，而对剪力墙结构的设计是其中的重要内容。
其次，随着高层建筑的高度逐渐增加，建筑本身变得越来越纤细，因此建筑本身所面临的地震和台风风险就会变大。一旦受到相同的作用力，那么很容易导致建筑发生位移，从而使得弯矩出现变化。为了确保建筑结构能够承载相应范围内的变形情况，出去提升建筑结构承载力之外，也要通过剪力墙结构的设计来提升建筑水平刚度。
第三，在高层建筑结构当中，剪力墙结构的重要性不言而喻，因为其能够在竖直和水平方向上提升建筑的承载能力。从建筑整体结构上来看，通过剪力墙结构设计，能够通过提升侧面刚度来减小建筑水平位移，并能够利用剪力墙结构特点来增强建筑内部钢韧性。除此之外，剪力墙结构也存在着一些不足，例如在空间较大的房屋当中和结构延性等方面仍然没能得到完善。所以当需要对高层建筑内部大型空间进行设计时，一般会采用部分框支剪力墙来替代剪力墙机构的作用。
最后，在对高层建筑设计时，应从水平和垂直两个方向来进行承载力和钢韧性的合理分布。在一定的条件下，需要将剪力墙结构的截面高度制作成为八倍以上墙厚，才能够符合剪力墙结构的要求。在对剪力墙进行设计时，应将其设计成为L形，该形状能够有效提升剪力墙的稳定程度，并能够替身其侧向刚度，从而减少结构自重，达到降低成本的目的。
4.高层建筑剪力墙结构的优化设计措施
在对高层建筑剪力墙结构进行设计时，应满足成对、对称以及周边这几项条件，按照建筑主轴线来完成剪力墙结构的布置，使其成为隔离墙。想要达到这些要求，就需要剪力墙结构设计人员随时了解施工情况，从而确保剪力墙结构设计优化方案的合理性。通常来看，对于高层建筑剪力墙结构设计进行优化主要包括以下几个方面：
4.1结构设计优化
高层建筑中的剪力墙结构一般是按照主轴来进行双向设施，进而形成剪力墙空间结构。由于高层建筑需要进行抗震设计，所以在对剪力墙进行设置时，应严格避免单向设置，而是要提升剪力墙空间，从而降低剪力墙结构的重量，提升建筑的抗侧能力和承载性能。剪力墙结构的墙面应保证规范和简单，所开的空洞应保持对齐，从而形成连梁。应避免出现空洞分布不均的现象，否则会对整个剪力墙结构造成负面影响。在对剪力墙结构进行优化设计时，应对建筑结构进行明确，确保其符合墙体称重能力和水平刚度，通过周期比、位移比等数据来对墙体厚度进行明确。如果发现其无法达到预期的标准，在应继续进行结构优化过程，从而提升剪力墙结构的稳定性，为高层建筑的安全性提供重要保障。
4.2连梁设计优化
在高层建筑的剪力墙结构当中，连梁是其中非常重要的构件，相当于高层建筑抗震设计当中的保险装置，能够对地震产生的能力进行耗散。因此对于剪力墙结构的连梁设计进行优化是非常重要的。对于连梁的设计应保证多次验算，确保连梁的弯曲比能够达到高层建筑的设计标准。另外一方面，在高层建筑的施工过程中，不可随意增加连梁的箍筋和纵筋，否则会导致其无法达到强剪弱弯的基本原则，从而造成连梁剪切破坏的情况。例如：当连梁的跨高比大于5时，刚度不能减少，需要按
4.3位移比设计优化
在对高层建筑剪力墙结构进行设计优化时，应对高层建筑遇到地震后可能出现的位移情况进行计算，从而根据计算出的数据来对剪力墙的水平和垂直构件进行合理设置。在这个过程中，要对构件的刚度进行精确计算，避免随意修改，尽可能的避免高层建筑楼层出现剪切变形的情况。
结束语
高层建筑作为建筑行业发展主流，势必会得到更加显著的发展，随之剪力墙结构也应有所发展，通过不断的优化设计，使其能够更加适应高层建筑需求。总之，在剪力墙设计中应明确各种概念，严格遵守规范，这样才能使剪力墙结构满足使用的需要并且有优良的抗震性能。
参考文献：
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