建筑剪力墙结构设计优化策略研究

杨杰

摘要：指出了建筑在设计阶段，往往会存在结构构件布置不合理的地方，在建筑完工后会存在一定的安全问题，并且竣工的实际费用与施工前的预算费用有一定的差别，因此在前期结构设计的过程中，结构的优化设计起着至关重要的作用。使得剪力墙布置方案更加合理，结构构件的受力更加明确，对结构的设计具有重要的作用。根据剪力墙设计的影响因素，从剪力墙墙肢的长短、剪力墙的数量以及剪力墙的厚度方面进行了优化分析，得出了在剪力墙优化设计的过程中该因素对高层剪力墙设计具体的影响结果，为剪力墙优化设计提供具体的优化方向。

关键词：建筑剪力墙;结构设计优化;策略研究

1导言

改革开放以来，我国的经济取得了快速发展，城镇化速率越来越快，然而随着我国城市人口的逐渐增多，城市面积不足的问题日益凸显，为了解决这一问题，城市的建筑不得不由低层向高层发展。在高层建筑剪力墙结构设计的过程中，剪力墙的设计对整体结构的影响因素比较大，因此剪力墙的优化设计也是高层建筑设计过程中的关键所在。

2 高层住宅剪力墙结构设计概述

剪力墙结构指运用钢筋混凝土等现代化墙板替代传统框架结构中的梁柱部分，帮助提高高层住宅建筑物内部整体荷载能力，并提升结构的平衡控制效果。目前剪力墙结构设计被广泛应用在实际的土木建筑高层住宅施工中，促进建筑结构稳定性的提升。在建筑工程剪力墙的设计过程中，其主要承重力来源于剪力墙，剪力墙不仅能够对建筑竖直和水平方向的荷载力进行承载，还能对建筑内部空间规划起到一定的隔离效果。结合实际的建筑工程情况，剪力墙的高度在设计过程中需要与建筑内部高度相等。与其他建筑结构部位相比，一般剪力墙厚度较薄，最薄部位在 16cm 左右，这种特点能够为建筑结构内部提供更加多样化的空间范围和空间规划的可能性。

3目前我国建筑工程高层住宅剪力墙结构设计中存在的主要问题

3.1 对于剪力墙结构设计优化图纸认识程度不足

建筑工程图纸对整体的建筑工程高层住宅剪力墙结构设计起到指导性作用，如果建设单位未充分认识到设计优化图纸对于建筑工程项目的重要影响，在剪力墙结构图纸绘制过程中，忽略结构优化设计细节，不仅会对整体高层住宅项目建设进度造成负面影响，而且会降低后期实际建筑物整体建设质量，甚至造成一些施工事故的发生。结合目前我国一些建筑企业的高层住宅剪力墙结构设计优化图纸绘制过程，大多数设计人员在图纸设计完成后，没有根据实际的工程建设情况进行二次检查，降低了结构设计优化图纸与实际建筑结构设计施工的匹配程度。除此之外，一些设计人员缺乏实际的高层住宅剪力墙结构设计优化管理经验，使得在图纸设计过程中出现多种问题，造成图纸设计推导值丢失，不利于整体优化设计工作的正常开展。

3.2 一些建筑物内部存在较多设计缺陷

在实际的住宅剪力墙设计过程中，对于建筑结构内部多个承重部位、结构环节整体性具有较高的要求。为了明显提升建筑结构整体的安全性，需要建筑工程管理人员对各项资源进行合理的安排、协调和利用。同时在设计过程中对不同结构、不同节点的实际情况进行针对性分析，对各个设计优化环节进行严格把控。这就在一定程度上提高了高层住宅剪力墙结构设计优化整体把控的难度，造成更多偏差问题的出现，使得在实际的建筑结构设计中存在较多缺陷。比如剪力墙结构设计不合理、抗震结构设计不符合建筑标准、混凝土结构质量较差等，降低了整体高层住宅剪力墙结构的稳定性和安全性。

3.3 未与实际的住宅剪力墙施工进行有效联系

由于在实际的住宅剪力墙施工过程中，受外部因素影响较多，比如施工设备、工程选址、材料采购、设计优化图纸制作等。目前大多数建设单位对于整体的高层住宅剪力墙结构设计优化过程管理较差，缺乏与实际现场设计过程中相关技术人员之间的沟通和交流，使得建设过程中发生不同程度的安全事故。

3.4 住宅剪力墙结构设计中混凝土结构质量问题

由于住宅剪力墙混凝土结构施工中，材料的配比缺乏合理性，必然会影响混凝土质量，使得高层住宅剪力墙结构设计结构不能达到国家规定的要求。在具体的施工过程中，由于监理人员不具备较高的安全意识，或者在施工中存在偷工减料的难问题，必然会影响高层住宅剪力墙混凝土结构的施工质量达标。另外，在高层住宅剪力墙混凝土结构施工的时候，施工人员往往从施工习惯出发在混凝土中加入一定比例的硅粉，目的在于使混凝土的自收缩值有所提高，保证其稳固度。硅灰和混凝土之间是正比例关系，将粉煤灰加入到混凝土中，混凝土的自收缩值就会有所降低。硅灰和粉煤灰具有相似的特性，与混凝土的自收缩值成正比。

4 建筑剪力墙结构优化设计的具体策略

建筑剪力墙结构优化设计的初步思路整体上明确了剪力墙优化设计的方向，但如何进行优化设计还需要具体的策略性探讨。

4.1 具体分析建筑剪力墙结构尺寸数据及外形要求

建筑剪力墙结构优化设计的基础在于对其尺寸数据和外形要求的合理把握。不同建筑、不同结构形式中剪力墙结构的形式、建设要求不同，故其设计也会存在诸多差异，剪力墙结构在横向和竖向所承受荷载压力、荷载分布及整体刚度因此也会有所不同。为了保障剪力墙所受荷载的均匀传递，其设计应满足剪力墙肢截面高度 8 倍于其厚度值的规范要求。剪力墙结构外形与其稳定性有着必然的联系。对剪力墙结构的优化设计，可以从外形的角度使其更具合理性。一般设计中常采用 T 型或 L 型，这 2 种结构很大程度上减轻了墙体自重、缩小了自身体积，侧向刚度也得到了较大幅度的提升，有效降低了施工成本。

4.2 剪力墙结构中边缘构件的优化设计

剪力墙结构的优化设计是多层面、多角度的。结构尺寸及外形优化设计仅是其中的一个层面，同样对剪力墙结构的边缘构件进行优化也能达到建筑剪力墙结构优化设计的效果。具体体现在以下 2 个方面。1）构造边缘构件的约束，在规定范围内，明确其墙肢长度和箍筋配筋的特征值。2）剪力墙边缘构件的约束。约束对象主要是暗柱、端柱和翼墙。对相关搭建结构的约束是为了确保剪力墙的刚度，避免层间位移。对于剪力墙边缘构件的优化设计，应基于建设的规范要求，合理增大边缘构件如暗柱、端柱的截面尺寸。

4.3 剪力墙结构中连梁及大墙肢的优化设计

剪力墙连梁是其关联墙肢间起连接作用的梁结构，在墙肢受到极限压时，会产生形变或超筋破坏，甚至影响到整个建筑的稳定性和安全性。对剪力墙连梁进行优化，能够最大限度地缩减连梁受损。在有效范围内降低剪力墙连梁高度是优化设计的一种，另外一种是规范控制剪力墙结构的塑性和增强连梁的抗震强度。对剪力墙结构延展性进行优化也是优化设计的一个部分，基于剪力墙的高宽比，规划剪力墙的外形形状。基于剪力墙的高度，采用均匀分段和开洞技术，有效控制，使剪力墙结构的受损程度降低 。

5结语

综上所述，随着我国建筑行业的不断发展，对于住宅剪力墙结构设计质量提出了更高的要求。建筑结构作为建筑重要的承载结构，对整体的建筑物产生重要影响。因此，相关工作人员需要提高设计优化工作的重视程度，对建筑物进行不同角度的结构优化设计，比如剪力墙抗震设计、地基设计和混凝土设计等。同时，利用合理的住宅剪力墙设计优化检测方法，确保建筑结构设计的合理性，结合不同的建筑物设计情况，对各个剪力墙结构部位进行严格的质量检测，确保剪力墙结构的设备、材料等符合高层住宅结构设计优化标准，促进我国建筑工程建筑行业结构设计水平不断提升。

参考文献

[1]许灵义.剪力墙结构的优化设计研究[J].住宅与房地产,2019(16):114.

[2]夏平.高层建筑剪力墙结构优化设计探讨[J].居舍,2019(14):94.

[3]林型建.高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].建材与装饰,2019(09):110-111.

[4]李海涛.浅析高层建筑剪力墙结构优化设计[J].海峡科技与产业,2019(02):192-193.