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摘要：以社会经济持续发展为背景，我国建筑行业越来越重视高层住宅的设计，而现阶段我国在高层住宅的主流结构体系，以钢筋混凝土剪力墙结构为主，只因剪力墙结构具备一定的经济性和较强的实用性，所以现已成为我国高层住宅中最受欢迎的结构形式。
关键词：高层住宅;钢筋混凝土;剪力墙结构;优化设计
经大量研究后证实，剪力墙结构在高层住宅结构体系中是经济指标最好的一类，因此现已成为我国高层住宅中的主要结构形式，但剪力墙结构具有“量大、面广”等特征，所以在实际建设过程中，开发商比较关注建设成本，因此合理、有效使用资源已成为结构设计人员考虑的主要问题。梁、板、剪力墙的布置是决定剪力墙结构经济性的关键因素，其中楼屋盖承受竖向荷载且传递水平荷载，若剪力墙间距过大，极易导致楼屋盖负担明显增大，从而对剪力墙的力向水平传递产生直接影响[1]。
1、现阶段我国高层住宅剪力墙结构设计中存在的主要问题
1.1缺乏对剪力墙结构设计优化图纸的认识程度
工程图纸在建筑过程中产生整体作用，更是对高层住宅剪力墙结构设计发挥指导性作用，若结构设计人员并没有认识到优化设计图纸的重要性，在绘制剪力墙结构图纸过程中对结构优化设计细节进行忽略，极易导致高层住宅项目整体建设进度产生负面影响，降低建筑物后期整体建设质量的同时还会造成施工事故。
1.2部分建筑物内部的设计缺陷较多
高层住宅剪力墙实际设计过程中，对承重部位、关键节点是有明确要求的，而为了有效提升建筑结构的整体性和安全性，需要建筑工程对各项资源进行合理安排以及有效利用。在设计过程中需要对结构、节点的实际情况开展针对性的分析，从而严格把控各个设计优化环节;以上要求无疑中提高了高层住宅剪力墙结构设计优化的整体难度，也导致了实际工作中出现更多偏差。
1.3设计中混凝土结构质量出现问题
部分地区的高层住宅剪力墙混凝土结构在实际施工过程中，材料配比严重缺乏科学和合理性，导致混凝土质量遭受严重影响，所以高层住宅剪力墙结构设计并不能达到国家规定。且在实际施工过程中监理人员没有安全意识，或施工过程中存在偷工减料等问题，导致高层住宅剪力墙混凝土结构实际施工质量遭受直接影响。
2、高层住宅剪力墙结构优化设计原则
2.1合理控制建筑平面与建筑成本
2.1.1在布置建筑平面中应遵循“简单、规则”原则，避免结构质量、刚度、承载力出现不均匀情况。例如在实际设计过程中，若建筑平面狭长，且长宽比明显超出规范限值时，会导致建筑物产生不规则振动，因此在遭遇地震等自然灾害时，极易产生较大震害。若建筑方案中多项条款超过规定，那么该项目则为“特别不规则结构”，需要对其开展抗震设防超限审查。经过超限审查后的结构设计建造成本会成倍上升，因此对住宅进行设计时，建筑方案平面布置至关重要，一定要确保建筑方案平面布置符合规则[2]。
2.1.2决定高层住宅整体结构受力的其中之一因素即为建筑高宽比，建筑高宽比对剪力墙结构方案设计发挥着决定性的作用，同时对土建工程的造价发挥着关键性的作用。研究数据指出，高层剪力墙结构高宽比和混凝土用量之间呈现线性关系。
2.2剪力墙设计原则
剪力墙钢筋在高层剪力墙住宅标准中，占比一般在50% -65%，可见，高层剪力墙的施工成本受剪力墙布置原则的影响。所以剪力墙优化布置原则应以以下原则为准;规范要求的抗侧力、抗扭转下，需减少剪力墙数量且减少边缘构件数量。
2.2.1剪力墙布置应遵循“周边强、中部弱”原则，尽量在结构周边、外围布置剪力墙，在结构中部位置尽量减少剪力墙数量，有效提高整体结构抗扭刚度的同时有效增加抗倾覆能力。
2.2.2尽量使用普通剪力墙，可有效减少短肢/超长墙的数量。结构设计时尽量加长剪力墙长度并减少数量，避免在小开间置较多的剪力墙。
2.2.3尽量多采用“L型、T 型”墙肢，减少复杂形状、异形墙的使用量;布置剪力墙结构时优先采用 “L型、T 型”墙肢，只因“L型、T 型”墙肢稳定性良好，且能满足锚固构造的具体要求。
2.2.4剪力墙为避免错位布置，应连续布置。剪力墙通过两个主轴贯通整个结构长度和宽度工作时，对结构整体发挥的抗侧力体系是最有效的。若墙肢在轴线上错位，则会导致各片墙体无法抵抗水平荷载，因此加大单片墙肢截面是满足结构整体侧移要求的根本。
2.3 梁、板设计原则
在高层住宅剪力墙标准中，梁、板单位面积含钢量应在35% -50%，占比明显比剪力墙小，但梁板优化设计至关重要。住宅使用荷载较小的楼板，只需构造配筋，而楼板钢筋用量和楼板板厚之间互为因果关系，所以楼板厚度必须要满足挠度、裂缝的最低要求。設计楼面梁时应尽量保证梁荷载的传力路径，避免出现多级次梁;连接厚剪力墙的连梁可适当减小梁宽，旨在节省混凝土用量[3]。
3、高层住宅剪力墙住宅结构优化措施
3.1优化模型计算
软件设计结构时可根据规范要求考察剪力墙布置，通过这种方式可直接减轻结构自重，减小地震效应而降低工程造价。实际设计中遇到结构层间位移不足，应注意结构剪重比，如剪重比较大，应降低另一个方向的结构刚度，从而降低地震作用。
3.2 配筋优化
3.2.1墙配筋：以L型剪力墙分析，短向墙肢高厚比应该是超过4的，高厚比不足 4 时，暗柱需满足框架柱的构造要求，墙肢厚度超过300mm时，短肢剪力墙配筋时应按照普通剪力墙构造进行设计。
3.2.2梁配筋：绘制施工图时应选择合适的归并楼层数，一般4-6层为一层，大幅节约用钢量。
4、结束语
在经济迅速发展的当前社会，高层住宅建筑大幅增加，而剪力墙结构在高层住宅中的应用也逐渐广泛，因此就需要将剪力墙结构在高层住宅中的应用价值发挥最大，从而大幅提升高层住宅建筑质量。同时还需设计人员从自身做起，充分探讨并分析当地高层建筑实际情况，进而提出规范性、针对性的设计方案，确保设计方案科学且合理，为该地区高层住宅建筑行业的发展做出贡献。
参考文献：
[1]周浪.基于抗震设防烈度的高层住宅剪力墙结构优化设计[J].湖北职业技术学院学报，2017，20（2）：103-107.
[2]凌宏玥.浅探板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计[J].建筑·建材·装饰，2019，15（1）：211.
[3]胡祥龙.高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构优化设计研究[J].建筑与装饰，2018，11（5）：32.
（作者单位：张掖市建筑勘察设计研究院）
作者简介：韩虹霞（1987.06.07），性别：女;籍贯：甘肃民乐;民族：汉;学历：本科、学士;职称：工程师;研究方向：土木工程结构设计。
关键词：高层住宅;钢筋混凝土;剪力墙结构;优化设计
经大量研究后证实，剪力墙结构在高层住宅结构体系中是经济指标最好的一类，因此现已成为我国高层住宅中的主要结构形式，但剪力墙结构具有“量大、面广”等特征，所以在实际建设过程中，开发商比较关注建设成本，因此合理、有效使用资源已成为结构设计人员考虑的主要问题。梁、板、剪力墙的布置是决定剪力墙结构经济性的关键因素，其中楼屋盖承受竖向荷载且传递水平荷载，若剪力墙间距过大，极易导致楼屋盖负担明显增大，从而对剪力墙的力向水平传递产生直接影响[1]。
1、现阶段我国高层住宅剪力墙结构设计中存在的主要问题
1.1缺乏对剪力墙结构设计优化图纸的认识程度
工程图纸在建筑过程中产生整体作用，更是对高层住宅剪力墙结构设计发挥指导性作用，若结构设计人员并没有认识到优化设计图纸的重要性，在绘制剪力墙结构图纸过程中对结构优化设计细节进行忽略，极易导致高层住宅项目整体建设进度产生负面影响，降低建筑物后期整体建设质量的同时还会造成施工事故。
1.2部分建筑物内部的设计缺陷较多
高层住宅剪力墙实际设计过程中，对承重部位、关键节点是有明确要求的，而为了有效提升建筑结构的整体性和安全性，需要建筑工程对各项资源进行合理安排以及有效利用。在设计过程中需要对结构、节点的实际情况开展针对性的分析，从而严格把控各个设计优化环节;以上要求无疑中提高了高层住宅剪力墙结构设计优化的整体难度，也导致了实际工作中出现更多偏差。
1.3设计中混凝土结构质量出现问题
部分地区的高层住宅剪力墙混凝土结构在实际施工过程中，材料配比严重缺乏科学和合理性，导致混凝土质量遭受严重影响，所以高层住宅剪力墙结构设计并不能达到国家规定。且在实际施工过程中监理人员没有安全意识，或施工过程中存在偷工减料等问题，导致高层住宅剪力墙混凝土结构实际施工质量遭受直接影响。
2、高层住宅剪力墙结构优化设计原则
2.1合理控制建筑平面与建筑成本
2.1.1在布置建筑平面中应遵循“简单、规则”原则，避免结构质量、刚度、承载力出现不均匀情况。例如在实际设计过程中，若建筑平面狭长，且长宽比明显超出规范限值时，会导致建筑物产生不规则振动，因此在遭遇地震等自然灾害时，极易产生较大震害。若建筑方案中多项条款超过规定，那么该项目则为“特别不规则结构”，需要对其开展抗震设防超限审查。经过超限审查后的结构设计建造成本会成倍上升，因此对住宅进行设计时，建筑方案平面布置至关重要，一定要确保建筑方案平面布置符合规则[2]。
2.1.2决定高层住宅整体结构受力的其中之一因素即为建筑高宽比，建筑高宽比对剪力墙结构方案设计发挥着决定性的作用，同时对土建工程的造价发挥着关键性的作用。研究数据指出，高层剪力墙结构高宽比和混凝土用量之间呈现线性关系。
2.2剪力墙设计原则
剪力墙钢筋在高层剪力墙住宅标准中，占比一般在50% -65%，可见，高层剪力墙的施工成本受剪力墙布置原则的影响。所以剪力墙优化布置原则应以以下原则为准;规范要求的抗侧力、抗扭转下，需减少剪力墙数量且减少边缘构件数量。
2.2.1剪力墙布置应遵循“周边强、中部弱”原则，尽量在结构周边、外围布置剪力墙，在结构中部位置尽量减少剪力墙数量，有效提高整体结构抗扭刚度的同时有效增加抗倾覆能力。
2.2.2尽量使用普通剪力墙，可有效减少短肢/超长墙的数量。结构设计时尽量加长剪力墙长度并减少数量，避免在小开间置较多的剪力墙。
2.2.3尽量多采用“L型、T 型”墙肢，减少复杂形状、异形墙的使用量;布置剪力墙结构时优先采用 “L型、T 型”墙肢，只因“L型、T 型”墙肢稳定性良好，且能满足锚固构造的具体要求。
2.2.4剪力墙为避免错位布置，应连续布置。剪力墙通过两个主轴贯通整个结构长度和宽度工作时，对结构整体发挥的抗侧力体系是最有效的。若墙肢在轴线上错位，则会导致各片墙体无法抵抗水平荷载，因此加大单片墙肢截面是满足结构整体侧移要求的根本。
2.3 梁、板设计原则
在高层住宅剪力墙标准中，梁、板单位面积含钢量应在35% -50%，占比明显比剪力墙小，但梁板优化设计至关重要。住宅使用荷载较小的楼板，只需构造配筋，而楼板钢筋用量和楼板板厚之间互为因果关系，所以楼板厚度必须要满足挠度、裂缝的最低要求。設计楼面梁时应尽量保证梁荷载的传力路径，避免出现多级次梁;连接厚剪力墙的连梁可适当减小梁宽，旨在节省混凝土用量[3]。
3、高层住宅剪力墙住宅结构优化措施
3.1优化模型计算
软件设计结构时可根据规范要求考察剪力墙布置，通过这种方式可直接减轻结构自重，减小地震效应而降低工程造价。实际设计中遇到结构层间位移不足，应注意结构剪重比，如剪重比较大，应降低另一个方向的结构刚度，从而降低地震作用。
3.2 配筋优化
3.2.1墙配筋：以L型剪力墙分析，短向墙肢高厚比应该是超过4的，高厚比不足 4 时，暗柱需满足框架柱的构造要求，墙肢厚度超过300mm时，短肢剪力墙配筋时应按照普通剪力墙构造进行设计。
3.2.2梁配筋：绘制施工图时应选择合适的归并楼层数，一般4-6层为一层，大幅节约用钢量。
4、结束语
在经济迅速发展的当前社会，高层住宅建筑大幅增加，而剪力墙结构在高层住宅中的应用也逐渐广泛，因此就需要将剪力墙结构在高层住宅中的应用价值发挥最大，从而大幅提升高层住宅建筑质量。同时还需设计人员从自身做起，充分探讨并分析当地高层建筑实际情况，进而提出规范性、针对性的设计方案，确保设计方案科学且合理，为该地区高层住宅建筑行业的发展做出贡献。
参考文献：
[1]周浪.基于抗震设防烈度的高层住宅剪力墙结构优化设计[J].湖北职业技术学院学报，2017，20（2）：103-107.
[2]凌宏玥.浅探板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计[J].建筑·建材·装饰，2019，15（1）：211.
[3]胡祥龙.高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构优化设计研究[J].建筑与装饰，2018，11（5）：32.
（作者单位：张掖市建筑勘察设计研究院）
作者简介：韩虹霞（1987.06.07），性别：女;籍贯：甘肃民乐;民族：汉;学历：本科、学士;职称：工程师;研究方向：土木工程结构设计。