高層建筑框架剪力墻結構設計探究

李志飛

（湖南 長沙 410000）

1 引言

框架剪力墻結構體系的兩大組成要素是剛勁混凝土的框架和剪力墻，其最大的作用就是能夠規避地震災害，因為框架剪力墻由剪力墻和延性框架兩部分組合而成，而且延性框架的延展性能比普通框架要好。所以這種結構比傳統建筑上的框架結構更加靈活多變，因此框架剪力墻結構體系如今已被廣泛運用在了高層建筑的結構設計之中，我國建筑亦如是。

2 高層建筑框架剪力墻結構特點

2.1 框架剪力墻的抗側力結構

框架剪力墻的結構體系和傳統結構不同，它不是單一的結構形式，而是由兩種不同的結構組合而成。這種結構的受力特點是在水平外力的作用不一致情況下，框架受到更多的作用力。由于采用延性框架，在側力產生時框架會產生一定的變形，此時整套結構的形狀很像一把剪刀，這養的結構體系能夠保證隨著樓層的增高，樓層間的相對位移量不增反減，穩定高層建筑的結構；和普通的剛性框架相比，普通的剛性框架的水平位移隨著樓層高度的增加成正比關系，在樓層很高的建筑中水平位移過大會造成建筑物結構的損害。

2.2 框架剪力墻的抗震性能

在高層建筑物的抗震性能體系中，一定要滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計理念。在地震的震級比較小的時候，要注意建筑物沒有遭受到明顯的損害，還可以相對正常地繼續使用；在地震震級適中時，保證建筑物經過一定的修繕還可以回到地震前的使用水平；地震震級很大的時候保證建筑物不產生坍塌等嚴重的危害。同時由于一般地震對于建筑物的破壞是多方向性的，所以建筑物的框架剪力墻設置應當在建筑物的四周均有分布，抵抗水平荷載，保障結構的承載能力，提升建筑物的抗震性能。

3 框架剪力墻的受力特點

框架結構受力具有剪切型的特征，位移越往上增大趨慢，開口曲線呈現內收型，框架單獨結構的變形曲線（如圖1所示）。

圖1 單獨框架側移

圖2 單獨剪力墻側移

剪力墻結構的位移曲線有類似于懸臂彎曲梁的特征，位移往上增大越快，呈現外彎型開口曲線（如圖2所示），在同一個平面內的抗彎曲強度很大。

但是在框架剪力墻的結構體系之中，框架和剪力墻之間可以通過平面內剛性無限大的樓蓋連接在一起，以此來共同抵抗水平力，讓框架不會單獨按照各自的彎曲變形、剪切變形等而自由變形，他們在同一樓層的位移必定相等。所有框架剪力墻的水平位移特征在框架和剪力墻二者之間。

4 框架剪力墻結構設計原則

4.1 合理的框架結構設計計算

進行框架結構設計計算時，要注意在水平力的推動之下，要根據高層建筑底層框架能夠承受的地震傾覆力矩和結構總地震傾覆力矩之間的比值來計算，計算出該建筑物采用的框架的具體參數和設計方法，注意要具體問題具體分析，所有數據都來自于該建筑工程的實地測量，保證數據的真實有效。

4.2 合理調整0.2VO系數

在普遍情況之下，框架剪力墻中框架受到的外力很小。在框架剪力墻結構中防線的設置很多，其中剪力墻作為面對地震時的第一道防線，在面臨強烈地震的時候由于塑性內力重分布，導致框架部分按側向剛度分配的剪力會比普通地震來得大。為了保證作為第二道防線的框架也能發揮相應的作用，同時具有一定的支撐建筑物強度的性能，所以相關設計要求把計算出來的柱子剪力加大。

4.3 建筑物樓層之間進行調整最小剪力系數

在剪力墻的設計方面，為了在保證建筑物的抗震能力的同時減輕建筑物自身的重量，在建設過程中，使用短肢種類的剪力墻，避免采用過大過長的剪力墻造成整體總量增大和資源的浪費，這樣可以做到“物盡其用”。同時在剪力墻墻體上設置大開間，可以提高剪力墻結構的傾向剛度。保證建筑物相鄰樓層之間的剪力參數既符合了設計要求，同時節約了建筑建設成本，可謂一舉兩得。

4.4 調整建筑物樓層和樓層之間的最大位移比例

一般的建筑設計在樓層和樓層之間都有對于扭轉彎曲和剪切彎曲的處置方案。在對建筑物的剪切彎曲進行處理的過程中，要注意對塑向配件的使用量進行規范，如果管控不夠到位，就可能導致框架剪力墻中剪重占比太大，導致剪力墻不符合設計要求和設計規范，還可能導致相鄰咯偶層之間的扭轉彎曲和剪切彎曲程度加大，出現樓層之間的相對位移現象，影響建筑物的整體質量。所以，降低關鍵樓層之間的扭轉彎曲和剪切彎曲十分重要。

4.5 調整剪力墻連梁超限

在建設剪力墻結構的時候，要注意比較剪力墻的跨高和2.5的連梁，不然可能在剪力和彎矩方面產生不符合要求的情況。就此問題，在剪力墻的結構設計中一般會事先規定剪力墻的連梁跨度比值大于2.5，同時對于連梁跨高比大于5的剪力墻連梁要采用更加特殊的施工方法，即利用框架梁的方式來進行剪力墻連梁的架設。注意跨高比處于5～6區間內的剪力墻，要保證連梁的剛度不發生變化，否則剪力和彎矩就可能出現異常狀況，影響剪力墻的最終質量。

5 結語

綜合以上，框架剪力墻綜合了框架和剪力墻兩種體系，具有很強的抗側力能力。在高層建筑中框架剪力墻作為建筑抗震的關鍵結構，能夠很有效地在地震時減少樓層間的水平位移，保障建筑物的安全。作為高層建筑物的首選結構，框架剪力墻有諸多設計原則，需要設計者和施工人員進行合理而精確的設計，最大限度地提升框架剪力墻的作用，保障建筑物的質量和安全性。