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摘要：目前剪力墙结构已经得到了高层建筑工程的广泛应用，该结构刚度性能与侧翼性能较好，能够提高建筑的抗震效果，满足高层建筑对刚度、侧移水平及稳定性的要求。但是在剪力墙结构设计方面，因为受到多种因素影响，设计仍不完善，因此需要采取有效的措施对剪力墙结构进行优化设计，为高层建筑的安全性和稳定性提供保障。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
引言
在国家部门大力支持下，我国建筑行业得到了迅速发展。其中，剪力墙结构技术的发展，为建筑设计质量和建筑整体性能的提升提供了技术支持。剪力墙结构刚度大、承载力较强、并且抗震、抗风性能好，在高层建筑中应用越来越广泛。
1高层建筑剪力墙结构概述
剪力墙是一种具有一定刚度和整体性的结构，不但用钢量较少，同时建成后不存在露柱露梁情况。同框架结构进行比较，剪力墙结构的美观效果更好，适用性更广。因此在建筑中使用剪力墙结构为室内装修提供便利，有效提高室内使用面积。同时剪力墙具有较大的抗侧刚度，抗震效果较好。但是因为剪力墙需要使用较多的混凝土墙体，直接导致高层建筑物自重提升，可能会引发地震反应，因此需要做好防范措施，加大对剪力墙高层建筑上部结构与基础施工的投入力度，强化其稳定性。同时剪力墙结构各墙肢轴压比较低，难以发挥其承载性能。构造配筋施工形式导致结构延展性不佳，都会对剪力墙质量造成不利影响。因此需要在确保其本来抗侧性能的前提下，对结构进行优化，降低成本，提高高层建筑质量。
1.1剪力墙概述
现如今剪力墙已经得到了高层建筑的广泛应用，属于墙体结构的一种，其构成材料为钢筋混凝土，在横向与纵向承重板的交错作用下产生承重性能。因为其结构能够有效保障高层建筑的稳定性与抗侧性，提高其刚度性能与抗震性能，并且剪力墙能够将承重柱隐藏于内部，节约空间的同时满足居民生活需要。
1.2剪力墙分类
对目前情况进行分析，根据剪力墙性质可以将其分为下述几种类型：（1）实体墙。实体墙的承受载荷性能较好，同时具备良好的抗弯性能，通常情况下墙体不开洞或者存在少量小尺寸洞口。（2）整体小开口剪力墙。多数情况下，如果墙上开口面积大于全部剪力墙15%，通过受力分析能够发现，本来在洞口为直线分布的正应力移动到洞口两侧，虽然不会引发异常问题，但是可能因为外力因素导致反向弯曲情况。（3）壁式框架。洞口尺寸较大，连梁线刚度同墙肢线刚度较为贴近的墙体便是壁式框架。
2高层建筑剪力墙结构优化设计策略
2.1科学控制剪力墙弯矩
建筑工程中剪力墙结构的设计需要结合实际工作要求，对剪力墙的结构以及特点等进行分析。剪力墙自身的抗压能力以及承载力比较强，但是平面外的承载力相对来说却比较低。导致剪力墙连接的位置可能会由于外部承载力能力差的情况导致墙体出现弯矩，这也是剪力墙比较容易出现的问题。针对这个问题首先在剪力墙设计中需要控制好弯矩。可以在剪力墙墙面连接的位置设计与剪力墙外侧的连接结构。具体的操作中可以先设计梁轴线的位置，并结合轴线的位置和方向以及剪力墙的方向，合理计算弯矩，保证设计的科学性。同时，做好扶壁柱的设计工作，合理设计扶壁柱可以提升剪力墙的强度和刚度，保证剪力墙质量。如果在剪力墙设计中出现扶壁柱设计问题，需要及时更改设计，如果无法更改，必须立即采取有效的改善措施，可以通过在梁墙间设计暗柱的形式做好配筋的预估和计算，控制好弯矩。此外，也可以设计对梁端稳定构件对弯矩进行控制。
2.2大墙肢设计
在剪力墙结构设计与施工期间，相关人员普遍都能够意识到大墙肢时对于整个剪力墙结构的影响力，这也是目前建筑结构设计期间非常重要的环节。但是，在具体设计与施工期间大墙肢的问题最为明显。大墙肢对于建筑物而言具备比较高的设计难度，其本身的抗震性能及抗荷载效果属于设计核心。一般情况下，在设计处理方面有2个重点。一是墙肢的整体设计，采用短墙肢进行部分替代，在设计期间需要预留施工洞，并在整体施工完成之后再进行填充，普遍而言，剪力墙结构的墙肢应控制在8m以内，促使剪力墙可以保持一次有效延伸，同时规避因为墙肢过长而导致脆性损坏；二是需要适当提升墙肢的配筋量，剪力墙结构的优势在于不需要任何钢筋介入，其可以有效降低整体施工成本、施工难度及复杂程度，同时还可以提高整个建筑结构的抗震性能。对此，在大墙肢施工期间需要尽可能满足抗震要求，并应用相应的措施在墙肢中适当增加钢筋配合比，尽可能提升剪力墙的整体强度及承载力，规避配筋量少而导致墙体弯曲等问题，提高整个剪力墙的抗震性能，提升建筑稳定性。
2.3上下部结构设计
因为现代高层建筑结构复杂，所以剪力墙墙体布置设计中经常会在于刚度突变的难题，即在复杂结构下，剪力墙的受力大小出现差异，这就会导致剪力墙刚度发生突然的变化。为了应对这一变化，在剪力墙墙体布置设计时要着重优化上下结构，具体方法为：（1）降低结构上部的刚度，即在设计过程中最大限度的减少上部剪力墙的数量，使得上部结构满足压轴比要求，随后再缩短墙肢；（2）提升结构下部刚度，保障墙体落地建立满足实际要求，同时在这种设计方案下，必须对剪力墙结构布置的均匀性进行控制，保障剪力墙结构均匀的布置在平面层中。此外，在优化上下部结构时要规避一个误区、注意一个问题，即误区是指上下结构的刚度选择，很多设计人员认为上下结构刚度越大越好，但实际情况中刚度超标会导致剪力墙更容易受地震影响，因此刚度必须合理选择；问题是指上下结构布置时的沉降问题，要解决该问题就要合理设计剪力墙界面尺寸，并对刚度进行严格控制。
2.4连梁设计
对高层剪力墙结构来说，连梁是其十分重要的一种耗能构件，对于抗震设计来说至关重要，具有良好的耗散地震能量的效果。在实际设计阶段，设计人员需要认识到剪力墙的一大优势便是具备良好的抗震性能，因此对连梁弯矩和连梁剪力进行设计的过程中，需要保证两者具有良好的可塑性和可调幅性。除此之外，如果条件允许，还需要适当降低剪力墙连梁截面的高度数值。因为连梁的主要作用为提高剪力墙高度以及连接墙肢，因此设计人员需要合理调整连梁的高度并进行详细计算，适当减少连梁刚度，将高层建筑结构抗震性能作为主要保障。在进行折减计算的过程中，设计人员需要根据高层建筑具体情况，对减少值进行合理控制，通常情况下需要将其控制在0.5以上，并且在0.5~1.0这一范围区间中，保证其最佳状态。在具体调整过程中，因为受到其他因素的影响，导致连梁刚度减少也无法满足预期目标的情况，因此使剪力墙结构抗震性能不合格，设计人员可以适当减少连梁刚度，降低连梁高度，通过这一方法有助于减少地震对建筑物造成的影响。
结语
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。
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