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摘要：本文将详细介绍高层住宅剪力墙结构优化设计的原则与重难点，通过专业的研究与调查，找出改进剪力墙结构设计的优化方案，如改善剪力墙平面、保障剪力墙结构的延展度、科学设计刚度分布及改进剪力墙钢筋配比等，从而有效掌控剪力墙结构的设计方向，提升高层住宅的设计质量。
关键词：高层住宅；剪力墙结构；优化设计
引言：高层住宅的主要特征为土地使用率高、容量大与占地面积小等，在使用剪力墙结构时因其形式较多，受到设计人员的高度关注，为更好地控制剪力墙结构的经济成本与安全性能，要对其起初的设计方案开展适时优化。
1高层住宅剪力墙结构优化设计的原则与重难点
1.1设计原则
针对高层住宅剪力墙结构的设计原则来说，该墙体结构中的抗震动抗风能力要达到设计标准。一般来讲，安全性为高层住宅的基础性要求，也就是说即使出现地震或大风等情况，该住宅的稳定性也要达到一定要求，即抗震动与抗风能力满足相关标准后才能保障人员与财产的安全。在进行剪力墙结构的优化设计时，相关人员需全面衡量水平位移与水平压力的比率，在保证其抗侧移能力的同时，加强该建筑结构的稳定性。此外，在布局高层建筑内部的剪力墙结构时，相关人员还应注意高层建筑的轴线与剪力墙走向垂直或平行，剪力墙结构在设计时要沿着垂直方向均匀分布，在使用剪力墙时可高效融合短肢剪力墙与一般剪力墙，增强结构设计的稳定性[1]。
1.2设计重难点
一方面，高层住宅剪力墙结构在设计时其后期的优化难度较高，通常来讲，部分高层住宅的剪力墙结构在设计之初就会出现不合理现象，如剪力墙的纵向分布出现错位、横向分布存有不对称现象，给此类建筑工程带去施工困难、稳定性差等问题，提升了后期优化的难度。另一方面，随着社会环境中生活与工作节奏的加快，其给高层住宅设计带去较大影响，在设计行业内，设计周期正逐渐缩短，该类工作要求设计人员带有更强的项目设计经验，全面考验其体力、耐心与创造力，影响了高层住宅剪力墙结构的设计效果。
2高层住宅剪力墙结构设计方案的有效改进措施
2.1改善剪力墙平面
在设计高层住宅剪力墙结构时，合理的平面设计能增强该类建筑的安全性、稳定性，促进其整体的抗震、抗风效果。首先，在改进剪力墙结构时可保持其表面的平整度，若该墙体表面平整，其内部受力可达到均匀状态，当其表面减少压力时，由于内部受力出现变化会加剧该类建筑的不稳定。其次，设计人员还需适时缩减剪力墙平面的外弯矩，在剪力墙结构内可适时添加扶壁柱与辅助性墙肢等，有效降低外弯矩带去的不良影响。最后，设计人员在调整剪力墙结构时，还需将其对称分布在高层住宅内部中心轴的侧面，全面提升其抗侧力，改进该建筑物整体的扭矩，适时优化其抗震能力。由于高层住宅的层数较多，不同的层数会拥有对应的剪力墙刚度，因而相关人员需适时调整该项数值，增强该类建筑的承载力。
2.2保障剪力墙结构的延展度
在改善高层住宅剪力墙结构中的延展度前，相关人员应及时控制该类墙体的整体长度。在改进剪力墙墙体长度时，要适时缩减以短肢墙为主的剪力墙结构，不但能减弱项目施工难度，还能将剪力墙内部的抗侧移能力充分展现出来，继而减少钢筋材料的使用数量，及时缩减施工成本，促进项目建设效益。在完成剪力墙的长度控制后，设计人员可及时改进剪力墙内部的延展度。在当前的高层住宅建筑中，要为其配备级别与性能较高的剪力墙结构，若其弯曲性差或延展度不高会严重影响该类建筑的稳定性，降低其整体的安全性，因而在进行结构设计或挑选对应材料时应使用带有一定延展性与弯曲性的剪力墙，才能将此类建筑的内部功能优势最大化，继而提升其机械强度与稳定性[2]。
2.3科学设计刚度分布
在分布剪力墙结构的内部刚度时，设计人员应及时关注该类建筑的抗侧力与抗扭转性，在设计其刚度的整体结构分布时要注意中间与四周的区别，即刚度较低的剪力墙可放在中间、四周的剪力墙结构要保持较高的刚度。在改进高层住宅剪力墙结构时，相关人员还需适时缩减电梯区间的剪力墙数量、增添建筑物周遭的剪力墙数目，从而有效提升其位移比、整体刚度与抗侧翻能力等建设参数。
此外，在了解与改善剪力墙结构的内部刚度后，设计人员还需科学掌握剪力墙的应用形状，一般来讲，若剪力墙的形状较复杂，也会增加其受力分析的复杂程度，给施工管理带去较大困难。在开展剪力墙形状的设计时应尽量采用简化策略，若采用一字型剪力墙，不但会降低其抗震能力，还会破坏其外部平面的稳定性，因而可尽量挑选T型或L型的剪力墙，该类墙体带有适宜的稳定性特征，可将钢筋内部的承重能力发挥出来。值得一提的是，在设计剪力墙结构形状时，相关人员可利用建筑结构框架来优化其形状，在进行设计与使用时，要避免该框架出现挤压或变形等情况，通过对框架质量的保证来提升剪力墙形状设计的合理性，若出现变形情况，如图1所示，在查明产生变形的原因后适时调整框架形状。
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图 1 剪力墙结构框架的调整
2.4改进剪力墙钢筋配比
其一，高层住宅剪力墙结构中的核心材料为钢筋，属该类结构的重要材料，可改变剪力墙内部的承重情况，在优化该类结构时需适时调整钢筋配制比例，利用该项数值的优化来增强剪力墙结构的稳定度。
其二，设计人员还要注意剪力墙结构中相关材料的使用效果，比如，若想增强该类结构的稳定度，需运用强度较高的原材料。一般来讲，钢筋混凝土为常见的剪力墙结构下的组成材料，其带有成本高、重量大等特征，在正式使用时不仅要强化该类建筑的结构安全，还要适时增加高强度类钢筋混凝土的应用数量，继而有效缩减单位承重力用到的材料数量，减少剪力墙结构的整体尺寸。
其三，在正常的高层住宅设计中还存有隔墙等结构，针对此类结构来说，可挑选材质较轻的墙板，通过此类材料的合理应用来缩减楼体重量，有效降低设计与施工成本。在开展剪力墙结构设计期间，相关人员还需适时关注该类结构的内部弹性，在框架柱的间隙放置盖板，并在内部安置预留孔，借助钢板位置的改动，来调整此类框架结构的整体弹性，具体形态如图2所示，从而有效提升剪力墙结构的整体状态。
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图 2 剪力墙结构中内部弹性的调整
总结：综上所述，随着人们生活水平的改善与城市化发展速度的加快，高层住宅的数量正逐渐增多，为保障此类建筑的安全性、稳定性，相关人员应找出适宜的改进方案来优化设计高层住宅剪力墙结构的整体状态，有效解决多项难题，降低工程项目的设计难度。
参考文献：
[1]王继瑞,杨军.某超高层住宅项目结构设计若干问题研究[J].建筑科学,2020,36(S2):33-38.
[2]李智.浅析高层住宅建筑的结构设计与成本优化[J].四川建材,2020,46(11):231-232.