谢德兴
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摘要：近年来，伴随着民用建筑需求的日渐增多，再加上土地资源的限制，为缓解有限土地资源与建筑使用需求之间的矛盾，出现了越来越多的高层民用建筑。由于此类建筑物的高度较高，结构设计的难度系数较大，剪力墙结构设计是其中的设计重点和难点。与一般的结构不同，剪力墙结构设计时需考虑的因素非常多，只有在结构基础上综合考虑的多种因素，才能够发挥剪力墙在整体结构中的作用。基于此，本文从高层民用建筑中剪力墙结构的设计特点出发，提出了相应的结构优化对策，对提升剪力墙结构性能具有一定的作用。
关键词：高层民用建筑；剪力墙结构；优化措施
中图分类号：F416 文献标识码：A
1 引言
剪力墙结构就是近年来获得广泛应用的一种建筑结构设计，通过科学的应用剪力墙结构，能大幅提升建筑的综合性能。但目前行业内关于剪力墙结构设计的尺寸、安装位置等尚未形成统一的规范和标注，主要依靠设计人员的经验展开设计，使得不同建筑中剪力墙结构的设计和安装都存在一定差异性，也可能存在一些安全隐患。设计人员应充分掌握剪力墙结构的设计要点，保证剪力墙结构设计能满足建筑的建设要求。
2 剪力墙结构的设计特点
由于剪力墙结构的特点，高层建筑项目实施中，人们越来越倾向于这一结构体系的构建，但在剪力墙结构体系设计时，应使得剪力墙具有较好的抗侧刚度、较小的侧移、良好的吸收性能，只有这样，方可使得剪力墙结构具有极好的结构稳定性和抗震性，能够应对来自内外部的各种结构冲击。对于高层民用建筑而言，为达到总体结构标准，剪力墙结构的高度和厚度都相对偏大，这一结构设计要求使得该结构体系即使处于荷载作用下，也可以发挥剪力墙结构体系的优势，发挥其抗剪切力机械强度能量小的特征。一旦剪力墙结构的应用对象是超出 20 层的建筑，为保障截面弯矩最为极限承载力的计算科学性和准确性，必须要以全截面抗弯作为计算基础，根据相应的计算经验，在洞口越小的条件下，剪力墙结构的性能越理想，越可以发挥其在建筑结构中的优势。此外，高层民用建筑中的剪力墙结构设计中，通过科学的剪力墙结构设计，可以有效对建筑空间加以科学划分，实现空间资源的合理利用，有效提升了室内框架结构的简洁性和美观性。
3 高层建筑剪力墙设计原则
3.1 连续性
在进行剪力墙结构设计过程中，具有多种结构形式，展开工作前需要根据工程要求及施工环境选择合理的结构。剪力墙结构在高层建筑工程中十分常见，其主要作用便是提高建筑的整体承载性能。因此在进行设计时需要遵循连续性原则，以防刚度变化导致建筑存在位移情况。在实际设计阶段需要坚持自上而下布置原则，以防刚度变化对工程整体结构的稳定性造成影响。
3.2 墙体延性
在对剪力墙结构进行设计的过程中，需要全面分析墙体的延性，墙体延性对剪力墙结构具有一定的影响，因此如果设计质量存在问题，过高或者过薄，都会导致连接梁使用问题，进而引发张拉、弯曲等问题，造成剪力墙结构受损。因此，在实际设计过程中需要加强对剪力墙安全性能的重视，避免发生弯曲问题。同时截面部分还需要设置一个孔，将墙体分为多个部分，形成连接墙，使剪力墙延性效果发挥作用。
3.3 竖向贯穿
科学的剪力墙结构应沿竖直方向从上至下贯穿整个结构，若剪力墙结构在竖直方向上发生结构的变化，则墙体的刚度和厚度也可能一起发生变化，影响建筑结构的整体抗震性能，此时，可通过调整剪力墙单元刚度的方式提高结构对侧刚度的抵抗能力，规避因刚度突变对结构的抗震性能产生的负面影响。
4 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
4.1 剪力墙结构配筋优化
对高层建筑工程造价来说，合理控制剪力墙配筋具有重要意义。分析过往高层建筑结构设计，多数情况下剪力墙配筋均根据相关规范标准的最小配筋率进行配筋的构造，因此需要对墙体厚度进行控制，进而实现对剪力墙身钢筋用量的有效控制。在正式施工前选择合理、优质的材料十分重要，主要在于钢筋材料的选择，需要对其进行检查，保证其质量性能达标后方可进场投入使用。在选择剪力墙结构配筋时，需要确保材料符合工程测算及相关标准要求，水平钢筋需要设置在外侧，垂直钢筋需要设置在内侧，根据具体情况展开优化设计，进一步降低成本。
4.2 剪力墙连续梁方案
连续梁指的是剪力墙中连接墙肢结构的梁，具有跨高比小、连接墙肢刚度大等特点。连续梁除起到连接作用外，还具有较为明显的支撑作用，能够有效抵抗地震荷载、风荷载带来的影响，一旦连续梁结构出现问题，建筑结构也将受到较大影响。所以在设计中需结合实际情况，合理设计连续梁施工方案，增大其刚度，保障结构的稳定性。在工程实际设计中，剪力墙连续梁的设计宜按“强墙肢弱连续梁”原则进行抗震设计，为了提高连续梁的延性，通常情况是对于跨高比较小的连续梁内宜设置交叉斜筋，交叉斜筋的走向与主拉应力的走向一致，目的是抵抗弯剪作用下主拉应力的变化，从而控制应力变化产生的裂缝问题。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相较于传统配筋连续梁具有更大优势，在提高剪力墙结构质量，增强建筑结构整体性和稳定性上起到了显著作用。
4.3 合理设计过渡层
高层民用建筑中的剪力墙结构设计中，应从整体的结构性能着手，对剪力墙的各个细节加以适当调整，使得各个结构参数都符合设计标准。设计人员在充分进行了相应的受力特点分析以后，才能够开展相应的结构计算，通过科学的过渡层布置，来起到地震能量的削弱作用。对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构，如底层框架剪力墙，因为过渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震发生的过程中，需提供最大的抗倾覆力和抗剪切力，当处于垂直均匀荷载的情况下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者压剪应力状态下，一旦存在横向的荷载作用力，在过渡层或者转换层的设计中，应使得其横向承载力、抗裂性能同步减小。
4.4 大墙肢处理
在保证剪力墙结构满足建筑承载要求的前提下，可采用封层间隔的设计形式将长度较大的剪力墙结构划分成一定数量的独立墙段，提高其稳定性，避免建筑在投入使用后因外力的作用对剪力墙结构整体造成破坏，若想实现该目的可在施工过程中在长度较长的剪力墙结构中适当开孔，即是将长墙肢转化为短墙肢，施工结束后对开设的空洞进行必要的封堵。另外，还可通过调整配筋数量提高长度较小的剪力墙结构的承载能力，可在设计剪力墙结构时适当留洞，以适当调整墙肢的配筋数量。
5 结束语
在城市人口不断增加的情况下，城市中的建筑高度会呈现逐渐提高的发展趋势，剪力墙结构的应用范围也会不断提升，为进一步提升剪力墙结构的科学性和合理性，设计人员应对剪力墙结构的设计不断进行创新与优化，通过应用剪力墙结构，促进我国高层建筑的建筑工艺更加成熟，推动我国建筑行业的不断发展。
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