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摘要：根据我国的实际情况的发展，我们认识到高层建筑在我们的生活中占据着越来越重要的地位，剪力墙是高层建筑中重要的一种结构，他的存在对于增加抗震能力有着比较重要的意义，但是随朴剪力墙的增多，成本会随之增加，面对这样的情况就需要我们进行高层建筑剪力墙的结构的优化。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
一、剪力墙结构特点
剪力墙的平面内刚度及承载力大，平面外刚度及承载力相对较小。剪力墙具有高强度结构刚度，以及整体性好，使用钢材数量少，目前，在高层住宅、旅馆等建筑中应用广泛。通过现浇剪力墙结构，可以将建筑承重墙与隔墙连接起来，相对于其他方法，剪力墙更具有经济性。同时，剪力墙结构简洁，无露梁及露柱现象，便于房间布置，外形美观。下图为剪力墙平面示意图。
二、高层建筑剪力墙结构优化设计原则
一般情况下，剪力墙结构具有整体性好、结构的刚度大特点，而在水平荷载的作用下也不容易发生变形现象。因此在设计计算剪力墙时要从竖向作用于水平作用下对结构进行整体性分析，对梁框架的剪力墙进行两次计算，分别是调整计算和不调整计算，并根据实际情况来搭配筋设计。在剪力墙中要注意连梁跨高比高于2.5，不然的话在建筑中就很容易出现剪力情况，甚至会造成弯矩超出规定的范围。而在调整之后剪力的设计值与连梁的弯矩不得比使用的状况值低，同时也不能比设防烈度地震组合的弯矩设计值低，否则在实际中就会造成一定的危险。在控制剪切变形时要根据构建的数量来确定，在高层建筑中要尽量的减少发生扭转变形，但同时也要注意避免竖向构建刚度。在实际设计工程时，存在着一种现象，那就是当建筑的某一个方向的层间位移没有满足相应的规范要求时，设计人员就会增加其侧向的刚度。在自身平面内楼板的刚度可以看做是无限大，但是在平面外面的刚度很小，也可以忽略不计。还可以根据结构的类型和相应的受力情况，在洞口两侧加强边缘部分与剪力墙的两端部分需要根据墙肢在重力作用下压轴比界限与加强部位的要求，进行约束边缘构造设计与构造设计。
三、结构优化设计理论与方法
（一）满应力法
满应力方法是直观准则法的一种建立在直观的物理概念基础上，是最早发展的一种结构优化设计方法，所谓满应力设计，就是在当结构在几种载荷情况作用下，使每一元件至少在几种载荷情况作用下，使每一元件至少在一个载荷作用下，共应力达到许用值的设计。由此希望达到结构重量最轻的目的。应力比法是满应力准则法中最基本的一种迭代方法，也是最简單的。这种方法的具体步骤：首先估算出结构的初步设计方案， 假定设计变量是杆件的截面面积，根据力学方法计算出各工况下的最大应力，将这个最大应力与材料的容许应力进行对比得到应力比，不断改进设计方案，进行迭代计算，直到前后两次计算的截面面积接近为止。
（二）齿行法
齿行法是在比例满应力法中增加一种射线步，即从坐标原点出发，进过比例满应力设计点，再沿此射线方向回到约束曲线，这样整个走法的图形类似干锯齿形，所以称为齿行法。从形式上看，实行射线步只是对比例满应力法的一种修正，实际上射线步已经改变了准则法的性质，并且十分接近于最速下降法沿目标函数等值面的负梯度移动的方向。虽然齿行法可以避免收敛到非最优点，但是若通过有比例满应力步的歩距较大的情况，在迭代过程中，很可能会把真正的最优解漏掉，而使所求解远离最优解，所以，应考虑在齿行法的迭代过程中，缩短比例满应力步的步长，使相邻的两射线步设计点之间尽可能靠近一些，从而提高最优解的精确度。
四、关于高层增建筑剪力墙优化中存在的问题
因为我国在高层建筑剪力墙方面发展的时间并不是很长，所以，相应的专业人员还是比较少的，不仅仅如此，因为高层建筑剪力墙的结构设计的优化理论的发展与传播也并不是很顺利，导致很多的专业人员对于优化理论并不是特别的熟悉，并且因为剪力墙的软件一般都是针对商业化进行的，所以，软件之间没有很统一的标准，并且与实际的操作之间也存在一定的偏差。工程界的管理体制和设计取费标准(按造价或按面积取费)使人们缺乏追求优化设计的动力，目前在结构优化方面的研究有很多，但大多是关于结构构件的分析优化，如梁、柱、墙等，对整个结构体系的优化，特别是剪力墙结构体系的优化特别少。该意识到，目前，我国的情况是很多的工程在建设的时候一般，是根据专业的人员的经验进行的，这样导致相应的知识的传播更为困难，并且因为是根据经验进行的，所以，他的正确性有待验证。
五、层建筑剪力墙结构的优化设计措施
（一）转换层的设计
建筑功能的多样化使得建筑的上下结构以及使用功能也随之而变化，所以在实现建筑结构变化中，要尽量注意建筑转换层结构的设计，现在常用的转换层有厚板转换层、巨型梁转换等。细细来说，其一，进行转换层自身重量控制，采用梁系转换的方式来进行厚板厚度控制和转换层质量控制；其二，严格控制刚度进行高位转换的同时，转换层的刚度提升相对较快，所以要对转换层上下部分的刚性比。进行相对调整，用空间分析的方法，空间承载力能得到相应的控制；其三，进行转接控制。在转换梁与中筒连接设计中，要把钢筋混凝土柱连接在转接范围内的筒体处，加强连接以防止地震时脱节现象的发生。
（二）连梁设计
在对连梁抗震性与非抗震性设计时，从高跨比上来分类主要有两种，分别是高跨比大于2.5与小于2.5两种，同时这也对受剪承载力与截面的配筋有着相应的规范要求。因此在对连梁设计时可以采用两种方式，首先是在开始计算内力之前，要先拆减连梁本身的刚度。其次，是在计算内力之后，还需要在连梁的弯矩组合与剪力上乘以折减系数，在计算的时候还需要注意的是，无论采取哪种算法，在实际使用时都需要来确定相应的剪力和弯矩设计值，并且这个数值要比调整之后的数值要小。另外，在设计弯矩的时候，也要根据低于预防烈度一度地震组合值来获得，这样就可以保证在正常使用情况下，或者是出现小型地震时，可以有效的预防裂缝，最终保证高层建筑的结构安全。
（三）上下部的结构
在高层建筑中，如果要把两种具有不同结构形式的力实现准确的传递，在实际中首先就需要来考虑刚度的突变，在转换层的上下结构中，也可以运用两种方式来解决刚度的突变问题。减少结构上部的刚度，具体来说就是在实际设计时，在上部结构中尽量的少设置剪力墙结构，而在上部结构符合相应的压轴比后要尽量的缩短墙肢，加大下部的刚度结构。在高层建筑满足相应的功能需求后，就可以在较大的空间层之中来设置一定的落地剪力墙结构，但是要均匀的布置避免集中布置，其次，针对转换层的上下部刚度也要合理的选择。剪力墙转换的刚度如果过大，在实际中就会增加对地震的反映能力以及要提高竖向的刚度要求，但是这样就会增加材料用量，在经济上是不合理的。剪力墙的转换层刚度如果过小，在实际中也很容易出现沉降现象，这样就会在水平结构和上部结构中出现和明显的次应力现象，增加配筋的使用量，其中一个最突出的表现就是正交主次转换梁与次梁之间的转换，而此时，就需要来合理的选择截面的尺寸，还要考虑刚度是否达到了相应的设计要求。
结语
在发展并不成熟的条件之下，剪力墙的很多要求都仅仅是理论的结果，很多的规则在应用的时候，可能会出现与实际情况不符合的现象。所以在高层建筑的设计的时候，剪力墙数量不能过多，也不能过少。要通过结构优化理论，合理地设计剪力墙，既保证结构刚度和重量又合理控制成本，使结构性能和经济指标达到最优。
参考文献：
[1]陈耀. 高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J]. 福建建材,2011,04:36-37+39.
[2]赵静,徐红强. 高层建筑剪力墙结构设计探讨[J]. 科技创新与应用,2012,25:220.
[3]赖海辉. 刍议优化高层建筑剪力墙结构设计的措施[J]. 消费导刊,2009,14:208.
关键词：高层建筑；剪力墙结构；优化设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
一、剪力墙结构特点
剪力墙的平面内刚度及承载力大，平面外刚度及承载力相对较小。剪力墙具有高强度结构刚度，以及整体性好，使用钢材数量少，目前，在高层住宅、旅馆等建筑中应用广泛。通过现浇剪力墙结构，可以将建筑承重墙与隔墙连接起来，相对于其他方法，剪力墙更具有经济性。同时，剪力墙结构简洁，无露梁及露柱现象，便于房间布置，外形美观。下图为剪力墙平面示意图。
二、高层建筑剪力墙结构优化设计原则
一般情况下，剪力墙结构具有整体性好、结构的刚度大特点，而在水平荷载的作用下也不容易发生变形现象。因此在设计计算剪力墙时要从竖向作用于水平作用下对结构进行整体性分析，对梁框架的剪力墙进行两次计算，分别是调整计算和不调整计算，并根据实际情况来搭配筋设计。在剪力墙中要注意连梁跨高比高于2.5，不然的话在建筑中就很容易出现剪力情况，甚至会造成弯矩超出规定的范围。而在调整之后剪力的设计值与连梁的弯矩不得比使用的状况值低，同时也不能比设防烈度地震组合的弯矩设计值低，否则在实际中就会造成一定的危险。在控制剪切变形时要根据构建的数量来确定，在高层建筑中要尽量的减少发生扭转变形，但同时也要注意避免竖向构建刚度。在实际设计工程时，存在着一种现象，那就是当建筑的某一个方向的层间位移没有满足相应的规范要求时，设计人员就会增加其侧向的刚度。在自身平面内楼板的刚度可以看做是无限大，但是在平面外面的刚度很小，也可以忽略不计。还可以根据结构的类型和相应的受力情况，在洞口两侧加强边缘部分与剪力墙的两端部分需要根据墙肢在重力作用下压轴比界限与加强部位的要求，进行约束边缘构造设计与构造设计。
三、结构优化设计理论与方法
（一）满应力法
满应力方法是直观准则法的一种建立在直观的物理概念基础上，是最早发展的一种结构优化设计方法，所谓满应力设计，就是在当结构在几种载荷情况作用下，使每一元件至少在几种载荷情况作用下，使每一元件至少在一个载荷作用下，共应力达到许用值的设计。由此希望达到结构重量最轻的目的。应力比法是满应力准则法中最基本的一种迭代方法，也是最简單的。这种方法的具体步骤：首先估算出结构的初步设计方案， 假定设计变量是杆件的截面面积，根据力学方法计算出各工况下的最大应力，将这个最大应力与材料的容许应力进行对比得到应力比，不断改进设计方案，进行迭代计算，直到前后两次计算的截面面积接近为止。
（二）齿行法
齿行法是在比例满应力法中增加一种射线步，即从坐标原点出发，进过比例满应力设计点，再沿此射线方向回到约束曲线，这样整个走法的图形类似干锯齿形，所以称为齿行法。从形式上看，实行射线步只是对比例满应力法的一种修正，实际上射线步已经改变了准则法的性质，并且十分接近于最速下降法沿目标函数等值面的负梯度移动的方向。虽然齿行法可以避免收敛到非最优点，但是若通过有比例满应力步的歩距较大的情况，在迭代过程中，很可能会把真正的最优解漏掉，而使所求解远离最优解，所以，应考虑在齿行法的迭代过程中，缩短比例满应力步的步长，使相邻的两射线步设计点之间尽可能靠近一些，从而提高最优解的精确度。
四、关于高层增建筑剪力墙优化中存在的问题
因为我国在高层建筑剪力墙方面发展的时间并不是很长，所以，相应的专业人员还是比较少的，不仅仅如此，因为高层建筑剪力墙的结构设计的优化理论的发展与传播也并不是很顺利，导致很多的专业人员对于优化理论并不是特别的熟悉，并且因为剪力墙的软件一般都是针对商业化进行的，所以，软件之间没有很统一的标准，并且与实际的操作之间也存在一定的偏差。工程界的管理体制和设计取费标准(按造价或按面积取费)使人们缺乏追求优化设计的动力，目前在结构优化方面的研究有很多，但大多是关于结构构件的分析优化，如梁、柱、墙等，对整个结构体系的优化，特别是剪力墙结构体系的优化特别少。该意识到，目前，我国的情况是很多的工程在建设的时候一般，是根据专业的人员的经验进行的，这样导致相应的知识的传播更为困难，并且因为是根据经验进行的，所以，他的正确性有待验证。
五、层建筑剪力墙结构的优化设计措施
（一）转换层的设计
建筑功能的多样化使得建筑的上下结构以及使用功能也随之而变化，所以在实现建筑结构变化中，要尽量注意建筑转换层结构的设计，现在常用的转换层有厚板转换层、巨型梁转换等。细细来说，其一，进行转换层自身重量控制，采用梁系转换的方式来进行厚板厚度控制和转换层质量控制；其二，严格控制刚度进行高位转换的同时，转换层的刚度提升相对较快，所以要对转换层上下部分的刚性比。进行相对调整，用空间分析的方法，空间承载力能得到相应的控制；其三，进行转接控制。在转换梁与中筒连接设计中，要把钢筋混凝土柱连接在转接范围内的筒体处，加强连接以防止地震时脱节现象的发生。
（二）连梁设计
在对连梁抗震性与非抗震性设计时，从高跨比上来分类主要有两种，分别是高跨比大于2.5与小于2.5两种，同时这也对受剪承载力与截面的配筋有着相应的规范要求。因此在对连梁设计时可以采用两种方式，首先是在开始计算内力之前，要先拆减连梁本身的刚度。其次，是在计算内力之后，还需要在连梁的弯矩组合与剪力上乘以折减系数，在计算的时候还需要注意的是，无论采取哪种算法，在实际使用时都需要来确定相应的剪力和弯矩设计值，并且这个数值要比调整之后的数值要小。另外，在设计弯矩的时候，也要根据低于预防烈度一度地震组合值来获得，这样就可以保证在正常使用情况下，或者是出现小型地震时，可以有效的预防裂缝，最终保证高层建筑的结构安全。
（三）上下部的结构
在高层建筑中，如果要把两种具有不同结构形式的力实现准确的传递，在实际中首先就需要来考虑刚度的突变，在转换层的上下结构中，也可以运用两种方式来解决刚度的突变问题。减少结构上部的刚度，具体来说就是在实际设计时，在上部结构中尽量的少设置剪力墙结构，而在上部结构符合相应的压轴比后要尽量的缩短墙肢，加大下部的刚度结构。在高层建筑满足相应的功能需求后，就可以在较大的空间层之中来设置一定的落地剪力墙结构，但是要均匀的布置避免集中布置，其次，针对转换层的上下部刚度也要合理的选择。剪力墙转换的刚度如果过大，在实际中就会增加对地震的反映能力以及要提高竖向的刚度要求，但是这样就会增加材料用量，在经济上是不合理的。剪力墙的转换层刚度如果过小，在实际中也很容易出现沉降现象，这样就会在水平结构和上部结构中出现和明显的次应力现象，增加配筋的使用量，其中一个最突出的表现就是正交主次转换梁与次梁之间的转换，而此时，就需要来合理的选择截面的尺寸，还要考虑刚度是否达到了相应的设计要求。
结语
在发展并不成熟的条件之下，剪力墙的很多要求都仅仅是理论的结果，很多的规则在应用的时候，可能会出现与实际情况不符合的现象。所以在高层建筑的设计的时候，剪力墙数量不能过多，也不能过少。要通过结构优化理论，合理地设计剪力墙，既保证结构刚度和重量又合理控制成本，使结构性能和经济指标达到最优。
参考文献：
[1]陈耀. 高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J]. 福建建材,2011,04:36-37+39.
[2]赵静,徐红强. 高层建筑剪力墙结构设计探讨[J]. 科技创新与应用,2012,25:220.
[3]赖海辉. 刍议优化高层建筑剪力墙结构设计的措施[J]. 消费导刊,2009,14:208.