高層建筑框架剪力墻結構設計中幾個問題的探討

趙春燕

哈爾濱市建筑設計院 黑龍江哈爾濱 150010

摘要：現在高層建筑越來越多，高層建筑給人們帶來益處的時候也會帶來一定的問題，高層建筑承重問題是很施工時應該特別注意的。現在剪力墻結構在高層建筑中應用比較廣，在設計其結構的時候還要綜合考慮建筑的性能如何，避免出現過大的波動，影響建筑結構的實際應用。要綜合分析框架剪力墻自身的受力特點、結構數量的紙質和短肢分類等問題，在這個基礎上進行設計，能有效提高設計的質量。本文分析了框架剪力墻在結構設計中應注意的幾個問題。

關鍵詞：高層建筑；設計；框架剪力墻

現代城市的規劃建設都以高層建筑為主，并以其為城市建筑的代表，高層建筑能充分將城市的土地資源都合理利用上，緩解了土地資源過分緊張問題。高層在帶來眾多益處的同時，也會帶來較多問題，主要體現在抗震性能上，在建筑工程建設的過程中應用框架剪力墻技術能有效解決相關的難題，這種架構設計具有較大的剛度，解決了高層建筑在抗震性能上的缺陷，增加了高層建筑的穩定性能。

一、剪力墻結構分類和受力特點分析

在高層建筑的建設上，應用框架剪力墻結構是比較常見的，這一結構的主要特點就是抗震性能比較好，應用在高層建筑上能最大限度地提高其抗震性。在具體應用這一結構的時候，還要綜合考慮建筑的情況以及各方面問題，從而選擇最合適的框架剪力墻結構分類，以及受力的特點，這樣能使高層建筑建設的更加合理。下面簡單介紹一下剪力墻的結構分類和受力特點。高層建筑的剪力墻分類能夠依據建筑墻上具體的位置和開洞口的那個一些差異，將其分為整截面墻和獨立懸臂墻等類型，還可以依據框架剪力墻整體的系數進行分類。框架剪力墻的整體系數具有一定的意義，這和建筑墻肢的彎矩力會有一定的聯系，高層建筑的性能也是由彎矩力和連續梁的比值所決定的，通常都是比值越大，框架剪力墻所具有的性能就越好，也能體現出高層建筑整體的性能是有較高要求的。相應的，還會有框架梁比較強，兩種墻肢比較弱的情況出現，如果這樣的話就要再進行深入的考慮，不然會對后續的結構設計產生影響。一般來說，開動口小的建筑墻體受力情況和整截面墻受力的性能是很相似的，沒有較大差距，要是有變形曲線存在，那么就都屬于彎曲型結構；盡管如此，這兩者之間還是有所差異的，整截面墻是沒有開口的，所以它的彎矩一般不會有什么變化，也沒有任何反彎點存在，但是對于開口小的整體墻來說，因為有小開口的緣故，在外力的作用下可能會導致彎矩有突變的情況發生，而且還沒有反彎點存在，就算有所影響也不會很大；這兩種框架剪力墻的結構形式應用在高層建筑墻肢上，都會有較大影響，特別有較強的約束力，在這種情況下墻肢比較強，而且建筑梁要比墻肢還要強。在實際的建筑中，這種肢強和梁強同時存在的情況還是有的，完全可以在高層建筑中應用。

二、剪力墻具體的布置和數量分布

1、框架剪力墻布置的情況

實際的框架剪力墻在布置的時候，要遵循一定的原則才可以。布置的要均勻，還要分散，不能布置的過于緊密，還有要布置的對稱，所有的框架剪力墻都要符合對稱原則，不然整體美觀性會受到較大影響，框架結構的相關構件也要布置的到位。在分散的布置原則中，剪力墻的片數是有規定的，不能超貴規定數量，每一片剪力墻的剛度差異也不能太大；在這些剪力墻片之間其連續尺寸也是有規定的，不能超過相應數值，最佳的尺寸也要稍小一點，抗側構件可以依據實際情況去添加，在添加的時候還要分散一點，不能太緊密，在這些都完成的情況下，再去選擇剛度最合適的框架剪力墻，也就不會讓高層建筑出現整體抗側力性能有所下降的現象，也不會有墻體較早就遭到破壞的情況出現，將影響也降到了最低；還有一個要求就是高層建筑樓面的剛度要達到一定的標準，因為各個剪力墻之間是有較遠距離的，盡管這種需求很難滿足，但還是要爭取。

2、確定剪力墻的厚度

在框剪結構中剪力墻宜有邊緣約束構件即：邊框柱和邊框梁.在規范中有規定：帶邊框剪力墻的截面厚度為：（1）抗震設計時，一、二級剪力墻的底部加強部位的厚度均不應小于200mm，且不宜小于層高的1/16；（2）其他情況不應小于160mm，且不應小于層高的1/20.邊框梁的寬度宜與墻同厚，高度可取墻厚的2倍。所以一個合理的剪力墻厚度具有結構安全。包括在施工中混凝土澆筑時由于澆筑質量不高所造成的隱患等等）、經濟合理（合理的厚度以及鋼筋級別在設計中都應有考慮，主要是涉及到最小配筋率的問題）等特點。鑒于此，剪力墻的厚度在滿足層高的1/16或者1/20的前提下。取200mm為宜。

3、剪力墻合理數量的確定

剪力墻的合理數量按許可位移決定，按高層建筑規范中一般裝修材料.框架一剪力墻結構頂點位移與高之比u/H不宜大于1/700，裝修要求較高時u/H不宜超過1/850，在滿這個要求的前提下，增減剪力墻的數量。結構自振周期的合理范圍大致在：T1=（0.09-0.12）Ns式中：Ns———樓層數剪力墻數量多框架～剪力墻結構剛度就大一些，地震時周期短地震力也加大一些.材料耗量增大。日本震害調查表明：當每m2樓面平均剪力墻長度少于50mm長時，震害嚴重；在50～150mm之間時，震害中等：長150mm以上，震害輕微，目前我國尚無這方面的成熟經驗.設計中可根據工程具體情況，建筑物高度、地區設防烈度及參考上面方法取值。

三、剪力墻肢截面的短肢分類

按墻肢截面高度與厚度之比，剪力墻墻肢可分為一般剪力墻、短肢剪力墻、超短肢剪力墻及柱形墻肢。一般剪力墻的墻肢截面高厚比大于8，短肢剪力墻的墻肢截面高厚比為5～8，當墻肢截面高厚比在3～5之間時為超短肢剪力墻，墻肢截面高厚比小于3時為柱形墻肢。一般剪力墻墻肢較長，抗側剛度大，能承受很大的水平及豎向荷載，因此無論是整截面墻還是整體小開口墻及聯肢墻的墻肢都應優先布置一般剪力墻。短肢剪力墻因墻肢較短，有利于住宅建筑布置，可以減輕結構自重，應用比較廣泛，但其抗震性能較差，地震區應用經驗不多，可用于整截面墻或整體小開口墻及聯肢墻的墻肢中，考慮到高層建筑的安全，其數量不宜過多，規范對其有嚴格的限制。因此，在結構設計中，應多布置一般剪力墻，少量采用短肢剪力墻，如有可能盡量不用超短肢剪力墻及柱形墻肢。但一般剪力墻也不是墻肢越長越好，當墻肢高長比H/hw或剪跨比大于2的一般剪力墻，稱為高墻，其受力狀態為彎剪型和彎曲型，其破壞為彎曲破壞，屬于延性破壞。

四、結束語

要想在高層建筑中應用框架剪力墻結構，就要綜合考慮建筑結構的各方面因素，以及剪力墻結構的實際應用性能，框架剪力墻結構是有很好的強度，但是在具體的應用上并不簡單，要考慮各個項目參數的同時，還要對剪力墻的每一個受力特點進行分析和考慮，如果沒有將這些因素都考慮好，很容易有質量事故發生，高層建筑的整體性能也會受到影響。所以，設計人員在設計前，不光要綜合考慮各方面因素，還有考慮到施工人員的技術水平和施工設備等方面的因素，這樣才能保證高層建筑具有良好的性能。

參考文獻：

[1]施晉.短肢剪力墻結構混凝土澆筑工程探討[J].科技與企業.2014（07）

[2]宋躍鳴.淺析建筑工程框架剪力墻結構工程施工[J].科技與企業.2014（09）