向生隆
四川洲宇建筑设计股份有限公司西安公司，陕西 西安 710000
摘要：随着我国建筑施工水平的不断提升，建筑工程项目遍布城市的各个区域，建筑工程项目的建设规模逐步扩大。当前常应用的建筑施工框架形式为框架剪力墙结构，这是由于框架剪力墙结构设计较为灵活，能够满足建筑工程项目不同的使用要求。建筑工程项目施工质量对于整个建筑物的稳定性、安全性具有极大的影响。框架剪力墙结构所具备的应用特征，使其广泛应用于高层民用建筑项目中。基于此，本文就高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略进行详细探究。
关键词：高层民用建筑；剪力墙结构；设计特点；优化策略
中图分类号：TU765文献标识码：A
1 引言
高层民用建筑凭借其占地面积小、容量大、土地使用率高等优点，越来越受到政府的鼓励和开发商的青睐，高楼大厦已经成为高度城镇化的代名词。目前，使用钢筋和混凝土制作的剪力墙结构是主要的高层民用建筑设计形式，其具有稳定性强、应用范围广等优点，然而，随着房地产市场的高速发展，越来越多的开发商对高层民用建筑的经济成本提出了要求，这就使得设计师必须采取良好的措施减少钢筋混凝土用量的同时保证建筑的承重能力和稳定性。因此，优化高层民用建筑剪力墙设计方案、寻找合适的力学结构是当今高层民用建筑设计的重中之重。
2 高层民用建筑剪力墙结构设计特点
剪力墙又称抗震墙，该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小，承载力大，延展性较好，因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性，其间距较小，空间会显得稍微局促，因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑应用较少。在高层框架剪力墙结构中，剪力墙与框架作为相对独立的抗侧力结构，二者变形性质与特性存在明显差异，可能会出现单独变形现象，无法取得预期整体结构变形、协同抵抗水平荷载的设计效果，这也是框剪结构变形协调特征的具体表现。另外，剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大，且横向刚度大，因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分，室内空间会显得更为简洁、宽敞，但剪力墙不能进行拆除或破坏，对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛，室内布局改造的灵活性得到增加，但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的，虽然降低幅度较小，但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。
3 高层民用建筑剪力墙结构设计要点
3.1 结构设计的性能要求
遵循当前的设计规范和要求，组织开展建筑设计，主要围绕以下要求把控整体性能：（1）按照正常使用标准和要求，围绕风雪影响、自重因素影响、温差因素影响等的分析，评估结构构件，当达到弹性状态时，意味着能够达到标准[1]；（2）模拟多遇地震情形，开展结构性能评估，看是否可以达到弹性状态。除此之外，预制墙底不可以出现偏拉现象等；（3）模拟强烈地震情况，对结构的性能开展评估和分析，按照要求可以允许现浇结构出现部分损伤，但预制外墙板水平缝要保持抗剪不屈服状态。
3.2 剪力墙厚度设计
剪力墙结构墙厚设计与高层建筑稳定性设计相统一，设计人员要明确剪力墙厚度要求，采用合适的厚度设计，墙厚大于300mm时，则需要在端部中间设置钢筋，并沿墙肢方向设置箍筋，以满足剪力墙稳定性、刚度和强度的要求。
另外，为了给后期建筑施工带来便利，在设计墙的厚度时，应以结构层高最小值来选取合适的剪力墙结构厚度；结构厚度确定后要对剪力墙结构支撑点进行明确，如支撑点可以采用剪力墙与剪力墙相交处及剪力墙与楼板交接处等；为了达到高层建筑结构的抗震要求，应以建筑层数及施工材料来加强底层结构设计，若建筑物处于地震频率较大区域，还应加强底部剪力墙结构厚度，以此提高建筑整体结构的抗震性能，达到剪力墙结构的抗震效果。
3.3 剪力墙结构水平钢筋连接设计
对于剪力墙水平钢筋连接过程，施工人员一般会选用预留 U 型钢筋连接方式，这样才能提高剪力墙水平钢筋施工的可操作性，给施工人员提供了良好的便利，降低了施工的难度。然而，在实际操作过程中，如果施工人员在进行预制墙体吊装施工中发现叠合板两侧预留的钢筋产生“打架”现象，那么就要采取针对性的措施进行及时解决，如果置之不理，那么就会给施工工期、施工质量带来不利影响，情况严重时还会降低建筑物整体的质量。因此，如果发生预留钢筋“打架”现象，那么施工人员就要将原有的预留 U 型钢筋连接方式转变为预留直线锚固方式。然而，在使用预留直线锚固方式时，施工人员需要保持一定的锚固长度，这样就会使得混凝土现浇区域面积产生扩大的现象，从而降低装配式剪力墙的装配率。目前，对于使用预留直线锚固方式会降低装配率这个问题而言，部分建筑企业选择在梁底部钢筋的外围再插入一排钢筋，这样就能降低钢筋在浇筑过程中产生位移现象的可能性，从而就能提高柱内混凝土、外部附加钢筋之间的咬合能力，不会产生锚固长度缩短的现象，提高了预制构件之间的抗滑移摩擦能力，给预制装配式剪力墙施工作业带来了良好的积极影响。
4 高层民用建筑剪力墙结构设计优化策略
4.1 剪力墙平面分布优化
合理的剪力墙平面分布可以提高建筑的稳定性，在抗风、抗震等方面有很大的意义。剪力墙的平面分布设计可以优化：（1）保持剪力墙表面平整，平整的剪力墙可以保证受力均匀，减少压力突然变化引起的建筑物不稳定；（2）减少剪力墙平面外弯矩，可以通过添加辅助墙肢、扶壁柱等结构来缓解外弯矩带来的负面影响；（3）保证剪力墙对称分布于高层建筑中心轴的两侧，提高建筑的抗侧力、降低建筑的扭矩，提高抗震能力；（4）对于不同的层数设计不同的剪力墙刚度，提高建筑物的承载力。
4.2 运用BIM 技术辅助结构设计
预制装配式剪力墙结构民用建筑的设计采用BIM技术，通过搭建预制构件模型，实现系统的集成与综合表达。根据结构的特点和建筑情况搭建BIM构件库，不断添加虚拟构件，打造标准化预制构件库。在结构深化设计和构件生产等方面，借助BIM技术，开展构件模拟和碰撞检测，实现对方案的优化，同时提供三维图纸，为设计成果的转换提供保障。传统的设计模式下，拆分设计产生的图纸量很大，修改面临很大的困难，而基于BIM技术的三维设计，修改时只需要进行参数的更改，软件便能够自动调整。从结构设计的层面分析，对设计的结构结合运用分析软件，例如风荷载、地震工况分析等，通过三维动态形式展现各种情况下建筑结构的表现，进而明确设计的不足和问题，进行设计的优化和调整。预制装配式剪力墙结构建筑使用的预制叠合墙板和预制楼板等比较多，构件的设计标准化和制作标准化水平直接影响结构整体的质量和性能。因此基于BIM技术的设计能够助力标准化的实现，为构件生产和施工提供支持和保障，实现对建筑质量的把控[2]。
5 结束语
综上所述，在实际工程设计中，为了进一步强化剪力墙结构设计，就必须对剪力墙结构设计要点进行综合分析，根据分析论证对结构受力进行计算，以此科学配筋，合理布置剪力墙结构，加强剪力墙连梁设计，从而使结构的稳固性得以提高，达到设计规范的要求，促进我国建筑设计水平的发展。
参考文献：
[1] 邓文杰 . 高层框剪结构剪力墙抗震设计及实例分析 [J]. 建材与装饰：上旬，2016，0（21）：113-114.
[2] 陈静 . 关于高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析思考 [J]. 华东科技：学术版，2015，0（9）：69-69.