摘要：经济的发展在一定程度上促进了社会整体的发展和人们生活水平的提高，建筑业的兴起也给社会发展注入了新的生命和活力，在土地资源日益紧张的背景下，剪力墙结构在建筑结构中占有越来越重要的成分，有效地控制结构的水平力，在抗震方面起到了良好的作用。进行建筑结构结构设计的过程中，做好剪力墙结构的优化设计能够保证结构设计的质量，对我国建筑事业的发展有一定的促进作用。
关键词：建筑结构；结构设计；剪力墙；优化设计
中图分类号：TU3 文献标识码： A
一、剪力墙结构概述
1、剪力墙结构概念
剪力墙又被称为抗风墙、抗震墙、结构墙，既能够承担水平构件传来的竖向荷载，又能够承担风力或地震作用传来的水平地震作用，可以节约层高，空间利用比较好。剪力墙结构主要分为： 实体墙或者截面剪力墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙和壁式框架等，每一种剪力墙结构都有不同的形式和作用。
由于剪力墙平面外承载力和刚度很小，而平面内承载力和刚度则相对较大，要尽量避免平面外的搭接，因为在梁与剪力墙进行连接时，会产生平面外弯矩的现象，使剪力墙平面外的安全性受到威胁。在剪力墙结构设计中，连梁跨高比小于2.5 或者大于5的时候，会出现弯矩，剪力也会超过规定的限值，对工程造价产生重大的影响。
2、特点
剪力墙也被广泛的称之为挡风墙、抗震墙、结构墙，为此它在房屋结构中的主要作用在于抵挡各种荷载，是建筑物主要的支撑结构。剪力墙作为承担竖向荷载也就是常说的重力、抵挡水平荷载的主要结构，是一个能与墙体、楼板共同组成受力体系的结构，它的主要缺陷在于不能拆除或者说是无法破坏。就目前我国建筑工程现状而言，剪力墙结构由于造价高、施工困难、材料耗费大的特点而往往被建设单位所限制，为此在其设计中需要认真地进行归纳和总结。
二、剪力墙结构设计的基本样式
1.壁式框架
这种样式的剪力墙更多的在联肢墙中进行应用，由于其洞口较大，所以墙肢的刚度往往较弱，而连梁的风度则较强，这种情况下的剪力墙在受力上表现的与框架结构更过于接近。但其与框架结构的的梁柱还具有较大的不同，厚度上较小。通常上框剪结构中，壁式框架剪力墙可以进行单独设置，同时也可以利用其他一些墙体来进行设置，所以在目前的房屋建筑中壁式框架剪力墙应用的更为广泛。
2.整体剪力墙
整体剪力墙由于没有洞口或是只有少量的洞口，其作为建筑的主体结构存在，所以在设计时往往可以忽视洞口的存在，在现代建筑结构中作为极其重要部分，对建筑起着支撑的作用。
三、剪力墙结构方案的选择
在建筑结构设计时，剪力墙的设计方案具有多样化的特点，但在确保建筑结构安全的情况下，需要选择经济性较好的方案，可以有效的降低工程的成本。特别是在设计的初期阶段，对于剪力墙结构体系、材料及构件截面尺寸的选择，都会直接影响到建筑工程的造价。目前高层建筑结构中，利用框支剪力墙较多，这样就可以在上部结构中可以采用短肢剪力墙结构，同时为了尽量的减少上下层在刚度上的变化，则可以适当的减少上层短肢剪力墙来减少剪力墙的刚度，而加大下层刚度，这种结构方案可以在保证整体结构安全的基础上，具有良好的经济性。对于剪力墙结构的选择，需要根据建筑层数的多少来进行确定，短肢剪力墙结构体系适应症于层数较小的建筑，而对于二十层以上建筑在选择剪力墙结构时，则宜选择传统的现浇剪力墙结构。因为建筑的层数过大，对于结构的刚度要求增加，也需要结构底部具有良好的抗剪系数，控制好层部位移和顶点位移值，确保结构的安全性，所以如果利用短肢剪力墙结构则无法满足各方面的要求，使结构的安全性无法得到保证。
四、剪力墙结构设计要点
1.根据建筑物层数合理选定结构方案
对于20层以下住宅建筑，短肢剪力墙结构比传统现浇剪力墙结构有着较为明显的优势。一方面，短肢剪力墙面上结构洞存在可以一定程度地降低结构的自重，相应地结构的刚度也减小，地震作用下结构的地震反应也减小；另一方面，短肢剪力墙各强肢的承载能力能够得到充分地发挥，这样在降低工程成本的同时还能很大程度地提高结构的承载能力。此外，短肢剪力墙结构还能有效改善建筑物墙体的保温性能。
2）20层以上住宅建筑
对于层数超过20层的住宅建筑，传统的现浇剪力墙结构则比短肢剪力墙更加有优势。这主要是由于采用短肢剪力墙而高度较高的建筑结构体系的结构顶点位移、层间位移以及底部剪力系数等控制量都很难满足规范的相应限制要求，相应的结构安全性得不到保证，因此，这种情况下应优先选用传统现浇剪力墙结构。
3）楼层之间最小剪力系数的调整原则
在建筑工程项目中，为了有效的减轻结构自重、避免因为地震而引发建筑结构垮塌问题，在设计中应当考虑少布置剪力墙，但是这一前提必须是在剪力墙满足建筑结构竖向、水平荷载的要求下，从而合理、科学的布置剪力墙，这样不仅能减少工程施工和投入，而且能大大的提高建设效益。
2.避免剪力墙连梁超筋
一般来说，在剪力墙结构体系中，剪力墙的分布比较的分散，数量比较多，这样剪力墙在水平荷载的作用下，其受力就会比较均匀，抵抗变形的刚度也会比较的相近，出现连梁超筋的问题的几率聚会比较小，但是在某些特定的情况下，此类问题对整体的受力体系有非常大的影响，对此类情况应该进行避免。
1）导致连梁超筋的原因
在剪力墙结构体系中，剪力墙面结构洞竖向中心线错位、不共线；连梁自身跨高比较小；剪力墙布置承受的水平力比较大，数量较小；剪力墙墙肢过长等情况都有可能导致连梁超筋问题的出现。
2）设计过程中避免连梁超筋的方法
为了对连梁超筋的问题进行解决，我们可以对连梁跨高比进行加大，对连梁中间部位洞口的尺寸高宽可以适当的进行设计，贯穿缝也可以进行设置；进行具体的设计的过程中，要保证洞口竖向中心线能够在一条直线上，设计人员对此要进行关注，在客观条件循序的情况下，保证在洞口相应的位置要采取适当的措施对洞口进行加强；进行设计的过程中，要坚持全局的原则，对剪力墙的墙肢情况、数量、分布等要进行确定，这样连梁超筋问题才能被有效的解决和控制。
五、剪力墙结构设计的优化措施
对建筑结构进行优化设计能够在保证安全性的前提下，有效降低工程成本，在剪力墙结构优化设计中需针对工程的特点，分析其中存在的主要问题，对其结构布置及设计等进行适当的调整。
1.主体结构结构的抗侧刚度
在高层建筑单位建筑面积结构材料用量中，房屋层数与用于承担重力荷载的结构材料用量与成正比例，而用于抵抗侧力的结构材料数量，则以建筑层数的二次方的关系急剧增加，所以参考传统工程设计经验，高层建筑的各项计算指标能否通过规范要求，抗侧刚度起着决定性的作用。因此，高层建筑结构的抗侧刚度的计算确定，在高层建筑结构的设计中是十分重要的，它是整个建筑结构设计工作中最重要的基础核心工作。优化剪力墙抗侧刚度的常用措施有改变剪力墙的截面尺寸、调整剪力墙的混凝土强度等，在建筑高度及竖向荷载已知的情况下，剪力墙高宽比比较大，而剪切变形的影响又比较小时，可取剪力墙的弯曲刚度作为设计变量，建立剪力墙抗侧刚度优化的数学模型，对设计进行优化；
2.地震作用
当前，一般高层建筑抗震作用的计算方法主要有振型分解反应谱法和底部剪力法两种，前者在国际上被普遍用来设计高层建筑的抗震性能，后者是在高层建筑结构抗震设计时，简化计算拟静力计算水平电算求解的一种方法，该方法方便运算，但是造成的数据误差较大，会造成结构刚度、质量沿竖向变化较大甚至结构明显不对称。但此方法被运用于抗侧刚度优化分析时，可以简化计算步骤，得出最佳抗侧刚度数据后，借助电子运算方法和振型分解反应谱法，使水平地震作用及其影响都能得出准确结果。
3.建筑结构轻型化
目前我国的高层建筑剪力墙结构体系中，钢材、混凝土的强度等级都不是很高，自身的重量比较大，保证结构的轻型化，对建筑材料能有效的进行节省，这样结构的截面就会减小，对建筑的抗震性能就能明显的改变，在地震中建筑的受力状态也会改变。为了保证结构的轻型化，可以采用的措施有：楼盖结构形式要合理的进行选用，对建筑的总重量要进行减轻，楼盖结构的截面尺寸要及西宁合理的确定，墙体的厚度要进行掌握，建筑材料的选用要坚持强度较高、质量较轻的，这样对建筑的自重能有效的减轻，其结构轻型化才能很好的完成。
综上所述，在对剪力墙结构设计进行有效分析的过程中，我们应重视其基本概念的设计，从真把握设计中遵循的各项原则，合理选用有效的长度和宽度，使设计达到最佳的效果。高层建筑逐渐成为建筑业发展的一种趋势，剪力墙由此诞生。相对于其他建筑结构而言，剪力墙外观精美，经济适用，并且受到广大开发商和业主的喜爱，在建筑结构中应用越来越广泛，经济发展刺激着人们的生活需求，剪力墙的优化设计势在必行。
