住宅剪力墙优化设计论文

摘要：随着民用高层建筑的日益应用增多，剪力墙主体结构也逐渐成为了民用高层住宅的一种普遍建筑结构设计形式。目前剪力墙主体结构在民用住宅高层建筑中一直占有重要主体性的地位，它主要具有结构刚度大、整体抗震性能好、用不锈钢承重量大和较大节省的三大特点。下面小编整理了一些《住宅剪力墙优化设计论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

住宅剪力墙优化设计论文 篇1：

高层住宅结构剪力墙优化设计分析

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。

作者：韩虹霞

住宅剪力墙优化设计论文 篇2：

浅谈高层剪力墙结构住宅施工图优化设计

摘要：随着民用高层建筑的日益应用增多，剪力墙主体结构也逐渐成为了民用高层住宅的一种普遍建筑结构设计形式。目前剪力墙主体结构在民用住宅高层建筑中一直占有重要主体性的地位，它主要具有结构刚度大、整体抗震性能好、用不锈钢承重量大和较大节省的三大特点。本文主要通过对民用高层住宅民用建筑的主体结构的概念设计，分析了民用高层建筑住宅剪力墙主体结构的基本概念设计对策和优化建筑设计的三大重要性。

关键字：剪力墙、结构设计、高层建筑

我国的大型高层住宅主体建筑大多数都是采用钢筋混凝土框架结构，它的建筑结构支撑体系主要是由可以分类为框架、剪力墙、框架一类的剪力墙三大类的结构支撑体系共同组成的，在整个高层建筑的整个设计建造过程环节，建筑物的结构支撑部分在整个高层建筑工程中的造价比重最大，约等于占整个建筑工程造价的60%，所以合理设计优化结构将一定会大大降低整个工程造价。

1、剪力墙结构特点

剪力墙的框架结构主要是用钢筋混凝土所制的剪力墙结构去直接代替其他框架结构中的梁和柱，因为它能够在承担各类墙体的荷载时所引起的墙体内力，而且还能够有效率地去控制结构的纵横水平和应力，这种用新的钢筋混凝土板和墙板的做成的剪力墙的设计结构的方式，它可以同时去承受墙体的竖向和纵横水平的应力的框架结构，我们就把它叫做钢筋剪力墙框架的结构，以便它和一般就能够承受的墙体垂直方向的荷载和剪力墙体进行区别。而且剪力墙的结构承受在横和竖向合在一起时的水平力和荷载的移动能力也都比较大。所以它的特点主要是它的整体承重性能好，侧向位移的刚度很大，变形也小，而且又便于承重和维护，水平力的作用下侧向位移小，并且由于墙体没有横横梁、柱等的墙体外露与突出，便于整体房间内部整体布置。但是其缺点主要是前面剪力墙的横向间距一般大约为3至8米，使得整个建筑物的平面布置和空间使用高度要求都会受到一定的高度限制，不能作为提供大面积空间的整体房屋，结构的复原性比较差。因而在剪力墙框架的结构中，剪力墙与墙之间，和楼板之间会组成一个受力支撑的体系，但缺点主要表现在这些剪力墙是不能够及时地拆除或者被破坏，它不利于室内的形成，使得住户无法对室内的整体布局自行的设计改造。

短肢剪力墙在室内剪力墙中的主体建筑结构改造中的技术应用越来越广泛，它主要普遍采用的形式是范围宽度较小的大型短肢墙式剪力墙，住户虽然同时可以在一定范围宽度内的范围内自行设计改造室内的一个整体建筑布局，增加了住户使用时的灵活性，但这往往只能是以整个室内主体建筑结构的所能承受冲击力量和抗震性能的最大程度降低一定程度来作为主要成本代价的。目前，纯正的短肢墙在剪力墙中的主体建筑结构由于设计造价高，施工困难，耗费的建筑材料和用钢量极大，所以往往因为成本受到构筑建设者和施工单位的技术价格优势制约，结构以及具有较强抗震性的建筑设计与建造施工因为成本而不得不对其进行最大降低标准。

2、剪力墙优化设计

2.1抗震优化设计

高层住宅的剪力墙的底层高度与上部高度之间的抗震受力高度差距过大，一旦底部基层结构发生重大自然地震，会直接影响并引起高层底部墙体基层结构出现突出的底部基层抗震弹塑性象并集中墙体结构基层变形，造成高层的剪力墙顶部底层基础结构的底部基层严重破坏。所以一定还要特别注意的是严格控制高层的剪力墙顶部底层基础结构的墙体底部刚度基层结构刚度与上部基层刚度及其空间系数之比，根据对底部基层加强抗震的使用性能设计要求，合理地进行结构设计改造高层高级剪力墙底部基层结构，保证基层使用时的经济性。

2.2结构设计优化

在设计剪力墙的结构中，可以将剪力墙沿着主轴的方向或者其他的方向来进行一个双向布置，从而形成一个空间结构。因此对于二十层以下的民用的高层住宅而言，就需要采用短肢剪力墙的结构设计。因为这种结构的设计保持了较好的抗震能力。而对于二十层以上的民用的高层住宅而言，采用传统的全现浇的剪力墙的结构却是他们最好的选择。因为对于处于二十层以上的民用高层建筑中，如果仍然坚持采用短肢剪力墙的结构设计，就会出现剪力墙的结构较柔的情况，底部的剪力系数会变低等问题，就会使得结构的安全得不到保障。

三、高层住宅剪力墙结构节材分析与设计

3.1材料用量的合理范围

结构设计的基本原则应该是"安全适用经济美观"，结构设计在充分满足建筑结构安全以及充分满足发挥建筑结构使用经济功能的需要前提下，应该最大尽可限度的明确追求建筑结构的使用经济性。结构设计阶段，材料设计用量往往作为建筑结构设计经济指标的成本评价主要标准，高层住宅专用剪力墙建筑结构的上部结构建筑材料主要类型包括优质钢筋和改性混凝土，结构设计成本及其经济性能的评价主要指标一般以我国单位建筑面积厚度用钢量指标为主，单位建筑面积厚度折算钢筋混凝土时的厚度指标为辅。目前影响我国结构建筑材料设计用量的客观因素众多，其中对我国高层住宅建筑剪力墙上部建筑结构用量影响较大的主观因素主要有特大地震灾害设防发生烈度、场地抗震类别、基本抗震风压、建筑高度、建筑使用层高、结构设计规则性以及影响结构设计施工人员的各种主观因素等。过快的经济发展速度，会让大多数的结构设计的工作单位的专业技术水平是参差不齐的，甚至部分的设计单位完全忽视了建筑结构设计的基本技术原则的问题，他们盲目地去努力和追求建筑结构的使用安全性，却严重忽略了建筑结构的整体经济性，对建筑结构设计优化的服务意识薄弱。

3.2合理设计剪力墙边缘构件

我国建筑技术标准规范明确规定了剪力墙两端及整个局部断层剪力墙两端局部洞口两侧两端洞口应该适当减少设置满足边缘剪力墙体框架构件，应该适当设置满足其他局部相关剪力墙体框架构造上的保护措施。整个单片断层剪力楼的墙肢结构应该有适于在合理配置适用范围内尽量减少使用设置较长的局部剪力结构墙肢，以利于有效增大整体局部整个单片断层剪力结构墙肢的局部墙体结构抗侧压和挤压保护能力，减少整个局部断层剪力墙单片配筋墙肢的局部配筋构件数量，使得整个边缘剪力墙体框架构件局部配筋率的数目大大减少。

四、结语

虽然在《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》等等都已经给出了建筑剪力墙的成本相关测量的规章标准，但在实际建筑工程设计时，设计阶段在建筑项目设计成本风险的控制中还是起着一个决定性的重要作用，而在现阶段，由于建筑设计项目的单位实际上设计好的项目很多，设计阶段的人员较繁忙，多数的建筑项目在实际设计阶段上还存在着综合优化的可能空间。综合优化建筑设计解决方案不仅是每个构筑工程建设方的一生始终不懈追求，也是每个建筑工程设计方的一生始終不懈追求，在我国现代工程建筑设计技术领域广泛应用并以综合性能优化现代建筑设计，不仅可行而且十分可能完全符合现代人们关于节约能源，保护环境的自然科学观和可持续发展观。现代建筑物在结构中的综合性能优化现代建筑设计处理过程方案作为一种基于plc和现代建筑计算机的快速化和自动化的建筑设计处理过程，可以在完全不能满足建筑设计规范和不具有法律约束力的设计条件下进行设计并可得出一种综合性能优化的现代建筑设计解决方案，降低建筑设计处理成本并可调节设计造价，提高现代建筑物在结构中的综合优化性能，增大现代建筑结构使用空间面积节省空间，缩短现代建筑施工时的准备操作工期，是每个建筑工程设计者始终都在追求的一种技术终极目标。

参考文献

[1]肖雷.浅谈高层剪力墙住宅结构优化设计[J].低碳世界 ，2016.

[2]周浪.高层住宅剪力墙结构优化设计研究[D].武汉理工大学，2011.

[3]周凤群.浅议高层住宅剪力墙结构优化设计[J].建筑知识：学术刊，2012.

作者：刘坤佳

住宅剪力墙优化设计论文 篇3：

探究高层住宅剪力墙结构优化设计

【摘 要】剪力墙结构以其经济和安全优势，被现代高层建筑所应用。本文对剪力墙结构设计进行分析，并通过其设计过程中的注意点讨论，提出在剪力墙结构优化中的落足点、关键点以及结构措施。

【关键词】高层住宅；剪力墙结构；优化设计

随着城市化进程的加快，高层建筑越来越多，在当下经济环境下，要实现建筑效能的最大化发挥，在其结构设计中，必须打破常规，采用空间布置法，实行结构转换层，而出于经济因素分析，剪力墙结构则是进行高层住宅设计的首选。

一、剪力墙结构设计分析

1、剪力墙结构设计应用于高层住宅的优势分析

在现代建筑设计中，必须考虑到建筑质量、建筑安全、建筑经济效益等，剪力墙结构作为经济性价比最高的设计方式，被广泛应用到高层住宅建筑设计中，而从其结构设计分析来看，其具有一定的优势：抗震性、减压力是衡量高层建筑质量的关键性标准，而结构布置对建筑抗震性产生重要影响。在高层住宅中，分隔墙较多、开间较小，这就要求具有轻质的材料应用，而剪力墙结构是一个局部概念，可有效降低承载墙的数量，这就减少了建筑压力，同时减少了建筑用材，具有经济性。从剪力墙外观设计来看，其设计整齐、没有露梁和漏柱，这就保证了建筑施工的美观性，也便于室内装修。由此看来，建筑设计处于實现其经济原则、安全因素、美观原则的需要，采用剪力墙结构进行设计具有优势性。

2、剪力墙结构设计的注意点

剪力墙结构设计中，要合理控制剪力墙结构的刚度、数量、转接层控制、设计计算等方面，以实现结构设计的合理性以及安全性。其一，剪力墙结构墙体越多，其带来的建筑压力就越大，造成地震的反应度就越大，易造成安全危及；剪力墙结构的刚度越大，地震影响力就越大，若配筋率低，则延性差，这就要求在进行设计中进行刚度、延展性以及抗压性设计。其二，在转换层控制中，要在建筑荷载能力的控制下进行，要依据强转换弱上部的原则进行设计，并可根据强柱弱梁的方式，进行框支架设计，以便于提升建筑的抗震能力。其三，在结构设计计算中，要在细算后预留一定的富裕量，按照相应的剪力墙系数标准进行设计；在进行剪力墙空间布置上，进行双向布置，来实现其空间结构的美观性，同时由于剪力墙自身的负重能力较高，在进行经济性计算分析中，要适度减少材料的投资，如剪力墙有钢量约占到50-65%，边缘构件约占30-50%，因此，其剪力墙的数量过多，则会引起严重经济浪费，所以，在进行经济含钢量计算时，一定要准确，以实现剪力墙设计的经济效益和环保效益。

二、高层住宅剪力墙结构的优化设计

实现高层住宅的抗震能力、安全性是剪力墙结构设计的根本出发点，在设计中，剪力墙结构的含钢量、材质、各部位的转接与承和，支持建筑的梁、柱等都是保证建筑安全的因素。

从整体上看，刚度控制与材料选择是进行建筑安全性控制的关键点。其一，增强墙量与刚度。一般来说，高层住宅占用空间较大，其本身具有自身负载较大，在设计中，考虑到整体建筑结构，一般会采用框支剪力墙结构，其要求框架侧移曲线成剪切型，剪力墙的侧移曲线弯曲，这就要求在设计过程中，要进行两者力度的协调，在建筑周边均匀布置剪力墙，若平面形状变化较大，则在凸起部分进行剪力墙结构设计，如进行T型、L型的剪力墙结构设计，以实现建筑刚性的增加。其二，科学选用抗震材料。依据建筑地层和建筑层次进行材料选用，如在建筑层升高的情况下，混凝土强度等级为C45-C30，剪力墙的厚度为450mm-300mm，在现阶段我国一般采用型钢混凝土，这就有效控制了转换断层面，而其强度高于单纯的混凝土，这就提升了构件的受压力和承载力，有效实现了建筑抗震能力的提升。

具体来看，在高层住宅剪力墙结构设计中，要准确把握住影响建筑安全性的各个因素，合理计算建筑设计经济性，按照标准进行建筑设计。

1、转换层设计

随着建筑功能的变化，建筑上下结构的使用功能也发生变化，在实现建筑结构变化中，要注意建筑转换层结构的设计。当前常用的转换层有厚板转换层、巨型梁转换等，而无论采用何种转换层设计方式，都要通过强转换弱上部、强柱弱梁的设计来实现建筑的抗震性。具体来看，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，一部分采用厚板材料，一部分采用薄板，这就相对减轻了转换层自重，这有利于实现建筑经济投入的降低。其二，进行刚度控制。高位转换时，转换层的刚度逐渐提升，这就要求调整转换层上下部分的刚性比，通过空间分析的方式，来确定水平作用力下的层间位移角，采用参与组合的振型数进行结构分析，如在设计时，采用部分封底的方式，来实现空间承载力控制，并将转换层上下楼板控制在200mm，而在一些箱型转换层中，则进行箱内挖空，提升挖空率的方式，来进行转换层质量和刚性控制。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。

2、结构措施

在剪力墙结构中，建筑层次对其影响巨大，而上部剪力墙设计中的刚度、质量、抗震力等对下层产生重要影响，这就要求以有效的方式，进行上部剪力墙结构设计优化。

其一，减少混凝土使用量，减轻上层结构自重。在满足质量要求、楼板厚度和计算跨度比值、防火与设计管线要求的情况下，将上层楼板厚度进行控制为100mm，这既能够降低混凝土资源消耗，又能够减轻上部剪力墙的自重。在开间扩大剪力墙距离的标准下，以轻质隔墙代替一部分墙，采用梁柱代替楼板，在隔墙处进行梁柱设计，这既有利于提升可用空间，又能减轻质量，但在其设计中，由于建筑开间和建筑进深度较小，梁宽与隔墙具有相等厚度，再设计时，要避免露梁。

其二。抗震设计。进行纵向布置：转化层的上下等效侧向刚度比例一般在1.1-1.5之间，接近1.1，不得大于1.5，要强化下部，弱化上部，尽量防止薄弱层的出现，并通过计算分析，来确定可能存在的薄弱部位，通过分力分配特点研究，进行内力和构建配筋设计调整；尽量实现剪力墙落地，必要处采用L、T型结构设计；上部剪力墙厚度要降低，底层厚度要加大，如转换层以下剪力墙的厚度为250mm，上部为200mm，这对基层稳定，增强建筑抗震性具有重要作用。再就是，在进行T、L或十字型结构设计中，需要注意的是，对于小开口墙体配筋时，仅在洞口两侧配置构造边缘构件，而当腹板与冀缘不匹配时，则可适度放宽对冀缘边缘构件的要求，而在十字墙交叉部位也仅仅按照构件要求进行暗柱设计；剪力墙顶部要设置暗梁，且高度为400-500mm，并按照结构要求进行纵筋和箍筋配置，底部剪力墙设计时，尽量不要开洞，若必须开洞，则开小洞，并用轻质物质进行填充，以保持剪力墙的刚度。

总结

基于建筑功能的实现，剪力墙结构应用于高层住宅中，其表现出了一定的经济性、安全性优势，在其设计过程中，要把握住剪力墙结构的刚度、自重、抗震力等，通过科学计算和结构优化，来促使建筑质量的整体实现。

参考文献

[1]刘丽，黄翔.建筑结构设计策略研究[J].现代商贸工业，2011，（08）.

[2]张振山，鲁晟男.浅析高层建筑结构概念设计[J].才智，2011，（22）.

[3]刘跃平.高层建筑框支剪力墙转换层结构的设计[J].湖南工程学院学报（自然科学版），2009，（04）.

[4]李国强，崔大光.框支剪力墙抗震性能及弹塑性位移实用计算方法[J].同济大学学报（自然科学版），2010，（08）

作者：蒋莉莉