高層框剪結構抗震設計技術措施簡析

王志成

（中國中輕國際工程有限公司 100026）

由于人口數量的逐年增長，城市化進程的推進，城市建設用地越來越少，在此背景之下，高層住宅建筑工程的數量不斷增多。在高層住宅建筑工程當中，框架剪力墻結構被廣泛運用，與常規的建筑結構相比，框架剪力墻結構空間布置更為靈活，抗側力也比較大。為了保證高層框剪結構得到更好運用，本文深入研究高層框剪結構抗震設計技術。

1 工程概況

某工程為住宅樓，地上18層，地下2層為停車室，地下室層高為5.5m左右，地上建筑的標準層高為3.4m，普通層高為5.0m。該高層建筑工程為Ⅶ度抗震設防，地基基礎等級為甲級，建筑場地類別為Ⅲ類，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。

2 高層框剪結構的優缺點分析

2.1 優點

高層框剪結構的顯著優點為整體性能較好，經濟性顯著，空間連接性比較穩固，剪力墻結構具有良好的側向剛度，使得該結構在水平作用力之下，會產生非常小的位移，結構用鋼量明顯減少。在高層住宅建筑工程當中，設計人員經常將整體空間劃分為不同的區域空間，各個區域空間均具備良好的功能，分隔墻能夠將建筑居住空間與客廳空間分割。現澆剪力墻結構的合理運用，能夠保證承重墻與分隔墻有效結合，保證高層住宅建筑工程的總體效益得到全面提升。

此外，在高層住宅建筑工程當中，運用剪力墻結構，能夠將房間內部的梁、柱有效隱藏，使得建筑室內空間可用度不斷提高，建筑室內更為美觀。剪力墻結構特別簡單，布置也比較方便。與傳統的框架結構相比較來講，框架剪力墻結構能夠承受更多的豎向荷載與水平荷載，故該技術在城市高層住宅建筑工程中應用較多。

2.2 缺點

框架剪力墻結構具有很多優點，但是，也存在一定的缺陷，比如，因為剪力墻結構采用混凝土墻體較多，使得高層住宅建筑工程的自重較大。框架剪力墻結構的側向剛度特別大，當外界地震作用力較明顯時，建筑工程受地震的影響較大。框架剪力墻結構配筋率比較低，在一定程度上降低了結構延性，框架剪力墻之中的很多墻體肢軸壓較低，對結構承載力影響較大。

3 高層框剪結構抗震設計技術措施研究

3.1 合理布置剪力墻

在高層框剪結構之中，剪力墻的具體位置、數量與現狀，包括其截面尺寸，對框剪結構剛度影響特別大，特別是剪力墻的數量與具體位置，直接決定了結構實際剛度。故合理布置剪力墻至關重要。在布置高層框架剪力墻時，抗震設計人員要特別注意以下幾點：

第一，結合剪力墻在高層框剪結構之中的具體位置，嚴格遵守有關規范來布置。例如，高層建筑當中的抗震墻適合布置在樓梯間當中，但是，抗震設計人員要保證剪力墻所產生的扭轉效應對結構穩定性影響較小。高層建筑房屋全高需要抗震墻的貫穿。如果高層建筑房屋的長度較大，縱向抗震墻的剛度明顯提升，不適合在高層住宅建筑端開間位置布置剪力墻。抗震剪力墻兩端部位需要連接另一個方面的端柱。

第二，在高層框剪結構之中，剪力墻結構需要布置在高層框剪結構當中，抗震設計人員還要嚴格控制剪力墻結構數量，并結合框剪結構的特點，進行科學布置。想要進一步提升高層建筑框剪結構的抗震效果，抗震設計人員要結合高層建筑結構特征，保證剪力墻結構布置更為合理，進而更好的提升高層建筑抗震性能。

3.2 剪力墻抗震設計要點

結合混凝土規范中的內容能夠得知，在高層框剪結構之中，框架部分支剪力墻要超過底部的 0.3%，分布筋水平最小配筋率與垂直分布最小配筋率不宜小于0.25%。通常情況下，建筑連梁應力位置，包括溫度比較高的部位，抗震設計人員可以提高剪力墻結構水平分布配筋率。

高層框剪結構設計原則為“強墻弱連梁”，由于高層建筑的建設高度比較高，綜合考慮超限梁塑性鉸，故抗震設計人員要結合墻肢部位，并根據墻肢截面，做好相應的驗算工作，進一步提升剪力墻結構的穩固性。

在高層框剪結構當中，連梁的重要作用不言而喻，通過加強剪力墻連接設計，結合連梁的分布情況，將地震力進行有效分配，保證墻肢屈服比連梁屈服晚，真正達到強剪弱彎的目標。對于抗震設計人員來講，還要調整原有的計算模式，結合高層框剪結構特點，考慮到結構的整體性，可以適當調整洞口的高度，保證連梁抗剪能力的更好提升。如果損傷的連梁對豎向荷載作用效果較小時，設計人員可以結合獨立墻肢圖計算結果，重點研究多遇地震剪力墻的重要作用。

此外，在高層框剪結構當中，抗震設計人員還要加強工程基礎和地下室的設計，高層建筑工程采用箱形基礎比較多，將地下室與其上部結構視為一個整體，不斷減小建筑工程地下部分對地上部分產生的影響。抗震設計人員要綜合考慮工程地基基礎與上部建筑間的關系。

提升連梁施工強度，能夠保證高層建筑應力分布不均問題得到更好解決。通過加強連梁結構布置，連梁能夠將周圍應力傳遞到墻肢，墻肢能夠更好的分擔總應力，防止墻肢全截面受拉現象的發生，從而真正達到提升高層建筑抗震性能的目標。

3.3 樓層面板選型設計要點

因為該工程的主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，想要更好的提升柱和剪力墻之間的協調性能，提高高層建筑整體結構的施工強度，抗震設計人員可以采用現澆鋼筋混凝土梁板式結構。高層框剪結構抗震設計人員要明確各項規范要求，例如，框剪剪力墻結構的周期比、剪重比與軸壓比等，并做好框剪結構的優化布置工作，在提升高層建筑結構安全性的同時，不斷減少用鋼量，保證建筑結構整體性更好。

如果框剪結構當中的剪力墻出現較大的裂縫，剪力墻的剛度會逐漸下降，因此，為了避免剪力墻出現裂縫，抗震設計人員需要做好第二道防線設計工作。通過科學設置第二道防線，能夠保證剪力墻結構更為穩定。合理利用框架系統作用，將剪力進行有效分配，并調整好框架剪力，采用有限元分析方法進行分析。一般來講，在0.4H到0.8H間，高層框架剪力墻結構最大層之間會出現相對位移，并根據框剪結構當中的框架結構特點，對于0.4H以上位置的框架，抗震設計人員可提升剪力墻承載力。

另外，抗震設計人員還要對項目空間有限元進行綜合分析，保證受拉墻肢與受壓墻肢剪力分布更為均勻。如果是級別比較高的抗震墻，在實際設計時，想要更好的降低受壓墻肢承載力，提升受拉墻肢承載力，設計人員需要將受壓墻肢剪力、設計彎矩乘1.25。

由于科學技術的不斷進步，社會經濟的全面發展，建筑工程的功能也越來越多樣化，框剪結構因為布置更為靈活，在高層建筑當中具有良好的應用效果。在高層框剪結構之中，其內部的剪力墻能夠形成良好的筒體，經過有效組合之后，最終形成以框架為核心的筒體結構。

4 結束語

綜上所述，通過合理介紹了高層框剪結構抗震設計技術措施，如合理布置剪力墻，提出剪力墻抗震設計要點、樓層面板選型設計要點等等，能夠保證高層框剪結構抗震設計水平得到更好提升，不斷減小地震對高層建筑產生的影響。在該高層建筑工程當中，運用以上設計方法，不僅能夠提高建筑結構的完整性，而且有效避免了建筑結構失穩現象的發生。