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摘要：现阶段，我国社会经济和科学技术发展水平不断上升，同时也在很大程度上推动了建筑领域的快速发展，特别是对高层住宅建筑结构设计方面的要求更为严格，以往传统模式下的建筑结构设计已经无法满足当前人们提出的设计要求，这就需要高层住宅结构设计者基于社会大众要求，对原有高层住宅结构设计进行相应地创新。就此本文基于剪力墙结构，探究其在高层住宅结构设计中的应用策略，具有一定的现实性意义。
关键词：高层住宅结构；剪力墙；优化设计
1导言
随着城市化进程的不断推进，人们对于高层住宅结构的功能、布局方面的要求越来越高。而剪力墙结构的应用优势显著，设计人员在进行剪力墙结构设计时要注重设计优势，结合实际工程建设需要，全面分析、研究，确保高层住宅结构中剪力墙结构稳定、安全的同时，提升建筑工程的经济效益，促进建筑行业的良性发展。
2剪力墙结构优化设计的优势
其一，经济性。相比较于传统模式下的框架式梁柱，剪力墙结构所需要的成本投资要高于框架式梁柱，但从安全角度来看，剪力墙结构更为突出，这主要在于剪力墙结构主要是由钢筋和混凝土两者相混合，不需要其他材料，以上对整个工程而言，有效节约时间和资金方面的成本支出，提升整个工程经济效益；其二，稳定性。这主要在于剪力墙结构是由钢筋和混凝土两者混合而成的，从外观来看，明显比传统模式下的框架式梁柱更占据应用优势，另外，剪力墙结构在支撑能力上也更为明显；其三，连续性。在进行剪力墙结构设计时，对各区域进行划分的目的在于对构件进行分隔，根据水平或竖直方向分布来维护各区域，以此来强大强化剪力墙连续性的作用，即使当前建筑格局性质为独立分化，也能促使整个建筑构成一个完整体；其四，规则性。因建筑内部空间的使用功能存在不同，所以相关设计工作人员会根据建筑的使用功能进行区域划分，促使整个建筑的剪力墙结构设计规则化，为之后建筑空间在维护上提供便利。
3高层住宅结构剪力墙结构优化设计原则
首先，剪力墙在高层住宅结构用于结构分隔、围护，主要功能是水平抗侧、竖向承重，是整个建筑的主要承重结构，其稳定性、质量会对建筑整体产生影响。设计人员可以在剪力墙高度、墙肢方向上增加墙体厚度，或使用混凝土提升其强度和抗侧能力。为提升其功能，发挥出剪力墙结构作用，需要保证剪力墙连续，自上而下实现剪力墙延伸，上下层剪力墙形成统一整体，提升剪力墙功能的同时，避免剪力墙刚度变化出现侧移，提升剪力墙承重性能，保证墙体稳定性，提升抗震性；其次，剪力墙是高层住宅结构的承重结构，其设计过程中需要考虑具体受力情况。在进行剪力墙结构设计前，要对墙体进行受力分析，掌握剪力墙使用过程中可能存在的弯曲力、剪力、竖向压力，结合剪力墙设计要求标准，提升高层及多层建筑剪力墙结构质量及功能。最后，剪力墙墙体结构延性是保证自身稳定性的基础。剪力墙设计、施工中若墙体过高、过薄，会在连梁应力作用下出现弯曲、拉伸问题，严重时会破坏整个剪力墙结构，无法发挥自身作用。在剪力墙结构设计时，必须考虑剪力墙墙体延性，合理控制墙体高度、强度，尽量采用较长的墙体，或将墙体进行分割，减少弯曲、形变方面的问题出现。
4高层住宅结构剪力墙优化设计控制要点分析
4.1高层住宅剪力墙抗震优化设计
以某工程项目为例，该住宅建筑面积共计5482.5m2，地下2层，地上11层，带阁楼，建筑物总体高度38.1m。该工程的高层住宅抗震设计烈度为8度，整体建筑安全等级为二级，剪力墙抗震等级确定为二级，同时采取相应的二级抗震结构设计，抗震设防类别为丙类建筑。具体的抗震设计方案如下：
4.1.1振型数相关要求
在实际的高层住宅剪力墙结构设计优化过程中，为了确保抗震设计要求，振型的相关质量需要超出总质量的90%。振型数主要由结构形式以及层数进行决定，当建筑整体刚度有较大变化或建筑结构本身拥有较大刚度时，需要取最大振型数。
4.1.2连梁刚度的折减
针对该高层住宅剪力墙设计，其结构中连梁属于一类耗能型建筑构件，在设计优化过程中避免盲目剪切破坏整体的结构延展性。因此，设计人员根据实际的强剪弱弯原则对连梁高度进行专业计算，同时对连梁高度进行一定程度的降低。针对开裂连梁的刚度情况，需要对连梁高度的折减系数进行计算。除此之外，针对高层住宅剪力墙结构系统，其刚度较小，对各个墙肢使用传统框架梁结构设计优化方法。在对整体的建筑结构信息进行计算后，小幅度下调连梁高度。
4.1.3布置结构注意事项
在对该高层住宅剪力墙结构进行抗震优化处理时，需要结合实际的图纸设计要求，提高剪力墙设计布置的合理性和均匀性。同时对墙体轴向压力进行严格把控，使其在规定范围内避免出现较大的落差问题。针对竖向设计，需要保障上、下墙肢对齐，使得结构受力连续，同时提高洞口位置的准确性，将连梁后结构抗侧力进行提升，帮助整体高层住宅剪力墙抗震设计优化目标的实现。
4.2科学制定短肢剪力墙数目
为了提高高层住宅的结构设计优化水平，设计人员需要在我国相关高层建筑结构设计标准下进行优化工作。在设计前期，对整体的高层住宅剪力墙数目进行全面的分析，制定科学的规划。尤其针对剪力墙结构中的短肢剪力墙，需要根据不同高层住宅长度对短肢剪力墙长度进行提前性规划，减少墙体刚性。将普通剪力墙与短肢剪力墙进行有效的结合，从而全面提升高层住宅的安全性。
4.3剪力墙结构计算
在进行剪力墙结构设计过程中，若剪力墙结构相对比较简单，只需要进行高层住宅建筑使用空间协同面积的计算；若剪力墙结构复杂情况，还需要对高层住宅结构的抗震性能、内力进行相应计算。在剪力墙结构计算过程中，可借助当前比较先进的计算机信息技术，或者是相关APP等来保证计算的准确度。在确定剪力墙结构中各项数据参数和指标时，应结合高层住宅建筑结构实际情况来设定，以此最大限度地避免对剪力墙结构带来的不利影响，强化剪力墙在整个建筑中的稳固性。
4.4墙体内配筋设计
剪力墙属于主要的承重结构，墙体必须坚固结实，而钢筋是稳固墙体的重要材料。因此，设计人员需要充分考虑墙体配筋方式，保证墙体结构稳定性、安全性，减少墙体所受外力影响、破坏，提升剪力墙抗震性能，改善高层住宅建筑整体质量。同时，配筋率与工程建设成本存在较大关联，设计人员可以将纵向钢筋置于墙体内部，在外部使用横向钢筋，确保满足高层住宅建筑设计、施工标准要求的同时，降低墙体配筋总量。
4.5剪力墙约束边缘构件设计
在进行高层住宅建筑结构剪力墙设计过程中，边缘构件部分的设计经常被设计人员忽略掉，但实际上边缘构件对整个剪力墙结构而言有一定作用。一般来讲，剪力墙边缘构件可分为两种形式，一种为约束性边缘构件；另一种为无约束性边缘构件，将以上两者进行比较，若无约束边缘构件的承载能力低于40%以下，就会在全范围降低其对地震能量的消耗，严重情况下就会影响整个高层住宅结构的墙板稳定性。
5结束语
总之，随着我国建筑行业的不断发展，对于高层住宅剪力墙结构设计质量提出了更高的要求。建筑结构作为建筑重要的承载结构，对整体的建筑物产生重要影响。因此，相关工作人员需要提高设计优化工作的重视程度，对建筑物进行不同角度的结构优化设计。并确保建筑结构设计的合理性，结合不同的建筑物设计情况，对各个剪力墙结构部位进行严格的质量检测，确保剪力墙结构的设备、材料等符合高层住宅结构设计优化标准，促进我国建筑工程建筑行业结构设计水平不断提升。
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