高層民用建筑剪力墻結構設計特點及其優化策略探討

董春德

摘 要：我國經濟的發展推動了現代化建設事業的發展，總的來說經濟帶動了建筑行業的發展。而作為當前城市建設的一項重要工作，高層民用建筑的建設能夠有效緩解土地和人口之間的矛盾，擴大空間結構。在高層民用建筑的實際施工中，剪力墻作為其中的重要結構形式，能夠起到防震減震的作用，同時能夠全面提升高層建筑的安全性能，因而在現階段的高層建筑建設中，剪力墻的結構設計及優化得到了廣泛的關注?；诖?，本文就結合高層建筑的施工特點和具體的施工過程進行研究討論，加強剪力墻結構設計特點的探究，并提出相應的工作建議，以實現其結構整體的優化，為高層建筑的具體施工過程提供有效參考。

關鍵詞：高層民用建筑;剪力墻;結構設計;優化策略

作為高層及多層民用建筑，剪力墻結構得到了廣泛的應用。剪力墻的使用能夠全面提升高層建筑結構整體的穩定性，安全性和抗災害性能。剪力墻結構是以鋼筋及混凝土材料作為原材料，在施工現場澆鑄而成，與傳統的墻體結構相比，剪力墻結構的承載能力更強，平面內剛度結構性能更好，在實際應用中能夠高效抵抗水平地震，風作用以及豎向荷載作用等災害，全面提升高層民用建筑整體的結構性和穩定性。而在剪力墻結構的實際應用中，則需要加強結構設計，充分發揮剪力墻結構體系的優勢。在具體的設計過程中，還需要結合剪力墻結構的荷載作用，以及剪力墻在使用中可能出現的變形情況及設計缺陷加強改進，了解剪力墻結構的設計要點和破壞機理，從而在實際應用中能夠充分發揮剪力墻結構的設計優勢，全面提升高層建筑的性能。

1 剪力墻結構設計要點

為了實現高層民用建筑剪力墻結構設計的優化，以全面增強高層建筑整體的穩定性，提升其施工質量，這就需要全面加強民用建筑結構及剪力墻混凝土結構的了解和認識。高層民用建筑的縱向和橫向承載力與其設計的結構有著密切的聯系，而將剪力墻結構應用到高層建筑當中，能夠有效提升建筑結構整體的穩定性，全面提升高層民用建筑的施工質量和效果，增強其實用性，延長使用壽命。因而在剪力墻結構的實際設計過程中，則要求相應的設計人員能夠考慮到墻體結構整體的抗震性能和自然擺動性能，保障其整體的穩定性，防止建筑變形。剪力墻結構的形式多種多樣，而根據剪力墻墻肢是否開設洞口可以將其分為整截面剪力墻，壁式框架，雙肢或多肢剪力墻等多種不同的形式。

2 剪力墻結構的設計原則

在高層民用建筑的設計過程中，剪力墻結構設計的效果會對剪力墻的布置帶來嚴重的影響。因而在剪力墻結構的設計過程中首先要保障剪力墻結構設計的合理性，從而為后續的施工過程提供有效保障。在剪力墻布置的過程中要盡可能沿著建筑物的主軸線雙向布置，以有效提升高層民用建筑整體的抗震性能。而在剪力墻結構的設計過程中還需要將剪力墻拉伸并對直，與門洞和窗戶對齊，提升建筑整體的美觀性能，明確受力點，從而為后續的工程驗收提供有效的數據參考^[1]。為了有效避免因突變而造成應力集中的現象發生，提升建筑整體的剛度，在剪力墻結構的設計過程中要實現剪力墻貫穿整個建筑物，當出現豎向變化時，墻體的厚度和混凝土的剛度不會隨之減少。加強暗柱設計，有效避免洞口和墻邊形成墻肢。而通過短肢剪力墻和一般剪力墻的綜合使用，形成剪力墻結構體系，全面提升其穩定性。

3 剪力墻結構優化策略

3.1 加強剪力墻平面布置

在高層建筑剪力墻的設計過程當中考慮到后期的工程能夠穩定開展，因而在設計的環節中要為后續的設計改造留有一定的空間。在保障剪力墻結構的剛性能夠充分發揮的同時，為門窗設計留下一定空間。因而在剪力墻結構的實際設計過程當中，則要求相應的工作人員能夠加強規劃，就剪力墻的結構設計，門窗的設計等多方面的內容進行綜合考慮，規劃好墻洞的位置，并將墻體劃分為若干個部位，使得門窗能夠均勻分布^[2]。在剪力墻結構的設計中要保障剪力墻平面的對稱均勻性，因而在具體的設計過程中則需要實現剪力墻面的重心和結構剛度中心的重合，全面提升剪力墻結構，整體的穩定性。在剪力墻結構設計的環節中還需要加強對稱性剪力墻結構的設計，保障剪力墻能夠沿著建筑中心軸線的方向對稱。為了全面提升剪力墻結構整體的抗災害能力和性能，在設計工作開展的過程當中要保障剪力墻整體的剛度，而不應該將注意力過分集中于剪力墻的抗側力上，保障剪力墻的剛度和層數能夠相匹配，有效拓展其空間和承載力。

3.2 處理好剪力墻墻肢

在剪力墻結構的設計過程中要保障其整體的延展性，尤其是較高的剪力墻，在其設計的環節中則需要更加關注剪力墻結構整體的延展性。為了全面提升剪力墻結構的機械強度，在實際的設計過程當中還可以利用彎曲的剪力墻來代替原來的剪力墻。在實際設計過程當中考慮到剪力墻的長度過大，為了全面提升其性能，在實際的設計過程當中可以將長墻體結構分割為多個均勻的強度。與大長度剪力墻結構相比，小墻段整體的穩定性更高，同時在實際應用中不容易出現裂縫，能夠充分發揮剪力墻的支撐作用。由于大長度的剪力墻在實際應用中很容易受到破壞，從而發生形變，難以保障高層建筑整體的穩定性。在設計的環節中可以通過開洞的方法，全面提升剪力墻結構整體的剛度和穩定性，從而減少地震等自然災害對高層民用建筑帶來的負面影響。

3.3 加強邊緣構件處理

剪力墻的邊緣構件可以根據其形狀和使用性能分為構造型邊緣構件和約束型邊緣構件兩種不同的形式。為了全面提升高層民用建筑的穩定性和使用性能，在設計過程當中則需要結合剪力墻的具體結構選擇相應的邊緣構件，構造型邊緣構件更加適用于不具有抗震性能的高層民用建筑，從而全面提升高層民用建筑整體的穩定性和安全性^[3]。而約束型邊緣構件更加適用于加強位置和臨部上層的高層民用建筑。在剪力墻結構的實際使用中，由于受到地震等自然災害的影響，從而會降低其整體的承載力，因而在剪力墻的設計過程中，還需要加強過渡層的設計。通過科學合理的規劃和設計，全面加強對剪力墻的墻體計算，綜合考慮到眾多客觀因素對剪力墻結構帶來的影響，全面提升其結構的穩定性和抗震性能。在剪力墻結構的設計過程當中還要全面加強剪力墻結構平面外彎矩的控制工作，設置適量的扶壁柱，增加墻肢數量等方式盡可能降低外彎矩對剪力墻結構整體帶來的不利影響。

4 結語

總之，作為高層民用建筑的重要結構，剪力墻的設計質量決定了整個高層民用建筑的結構安全性和防震性能。因而在剪力墻結構設計工作開展的過程當中，則需要結合實際狀況選擇合適的設計方案加強門洞，過渡層，剪力墻平面的設計和布局。在設計工作開展的過程當中，需要結合剪力墻設計的原則全面提升建筑結構整體的荷載和水平壓力，全面提升高層民用建筑整體的穩定性和安全性，為居民創建一個良好的生存環境，保障居民的生命財產安全，以有效帶動我國建筑行業的發展。

參考文獻：

[1]林隆煜.板式住宅高層建筑剪力墻結構優化設計探討[J].科技視界，2018，（32）：206-207.

[2]李博.高層民用建筑剪力墻結構設計特點及其優化策略分析[J]. 建筑工程技術與設計，2019，（23）：921.

[3]謝國陽.高層民用建筑剪力墻結構設計特點及其優化策略[J].建筑·建材·裝飾，2018，（24）：227.