1、浅谈高层建筑框架剪力墙结构的设计摘要：随着我国国民经济不断发展对高层建筑的需求愈来愈大且高层建筑体型日趋复杂，合理的搞好框架- 剪力墙结构的设计，将直接影响到建筑物的安全使用与技术经济指标的高低。在结构设计初步阶段，剪力墙数目的合理确定，不但可以减少大量重复工作的问题，还可以达到经济的目标。 关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计 中图分类号：TU97 文献标识码： A 在我国，大多数高层建筑都采用的是框架-剪力墙结构进行设计，该结构除了抗震性能优越，还能够更好的发挥建筑功能，其中，剪力墙结构对于整体结构的控制尤为重要，具有刚度大，整体性强，抗侧移能力强等特点，下面就主要介绍一下框架-剪力墙结构在
2、结构设计中的一些问题。 剪力墙的平面布置一般原则是均匀、分散、对称、周边。分散原则是要求剪力墙片数不要太少，而且每片剪力墙刚度不要太大，连续尺寸不要太长， 使抗侧力构件数量多一些， 分散一些， 每片剪力墙的弯曲刚度适中，在使用中不会因为个别墙的局部破坏而影响整体的抗侧力性能，也不会使个别墙的受力太集中， 负担过重 而引起过早地被破坏，刚度过大的墙承担的内力也大，相应的基础处理难度增加， 同时也考虑到剪力墙相距太远，楼面刚度要求大， 很难满足要求，周边的原则是考虑建筑物抵抗扭转能力，便于保证刚度中心与平面中心相吻合；剪力墙布置在周 边对称位置，增加抵抗扭转的内力臂， 在不增加剪力墙面积的情况下，
3、 提高抗扭转能力。剪力墙布置的位置应设在平面形状变化处，平面形状变化处；角隅、端角、凹角部位往往是应力集中处，设置剪力墙给予加强是很有必要的， 在高层建筑的 楼梯间，电梯间，管道井处，楼面开洞严重地削弱楼板刚度， 对保证框架与剪力墙协同工作极为不利。因此， 在工程设计中用钢筋混凝土剪力墙来加强这些薄弱端 部， 如楼梯间，电梯井道处， 竖向管道井等是十分有效的。 1 改善框剪结构的抗震性能 1.1 设置多道防线一个抗震结构体系应该由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。在发生地震时，建筑物自身内部、外部赘余杆件吸收和消耗大量的地震能量，减轻地震灾害。 对于框剪结构是
4、延性框架和抗震墙两个系统组成，具有两道防线，一道是墙体，一道是框架。 1.2 加强框架的抗震性能加强框架的角柱。角柱是连接纵横框架的枢纽，要增加框架的空间整体性，就要加强角柱的抗剪性能。 沿周圈框架平面按 K 形支撑和 X 形支撑布置一定数量的钢筋混凝土抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板，能有效克服框架的剪力滞后现象，显著提高框架的整体性和抗侧刚度，减少结构的整体侧移，特别有利于减少层问侧移。但这种结构的延性较差，因此，可以在墙板上开十字形结构竖缝，使之出现薄弱部位，形成延性耗能墙板。设置偏交斜撑等赘余杆件，用弯曲耗能代替周边耗能。 1.3 加强整体结构的抗震性能实行机构控制，实现总体屈服机制。在结构
5、的特定位置设置一定数量的人工塑性铰，对塑性铰发生的区域，顺序及塑性程度进行控制，使得结构在强震下能形成最佳耗能机构。在水平作用下，使水平构件先于竖向构件屈服，最后竖向构件底部屈服。 使结构的刚度和承载力相匹配。使结构的刚度和延性相匹配。 1.4 考虑填充墙变化的抗震包络设计建筑结构设计经验表明，框剪结构的填充墙数量在一定程度上是一个不确定的量，带填充墙框剪结构在不同层的数量变化而产生一定的变化。所以地震作用产生的层剪力本应首先在框架与填充墙之间分配，但考虑到允许填充墙的位置在一定范围内变化，可以偏于安全地由框架及剪力墙承担承担全部地震剪力，按此方法计算设计的框剪结构可在总体上包络住由于填充墙数
6、量和位置的变化二产生的地震内力的变化。 1.5 裙房偏置的高层结构地震扭转控制主群偏置且相连的高层建筑结构计算符合刚性楼盖假定时可参照下列建议进行扭转计算和抗扭控制。 宜采取小震计算控制和大中震抗震措施并重的原则，尤其不可忽视大中震时的抗扭构造措施。 当扭转位移比135 时，双向地震作用明显，应进行双向地震作用计算。 宜在结构平面上大致划分出受扭敏感区和质心区，进行经济有效的抗扭计算控制。受扭敏感区内的竖向构件在大中震下的扭矩不可忽视，且处于有扭矩作用的复杂受力状态。其抗扭构造除满足规范要求外，宜按强扭弱弯采取适当增加抗扭构造的措施。 1.6 剪力墙底部加强部位最小厚度的适当取值 剪力墙墙厚按
7、层高确定，还受到轴压比限制。 对一字形墙体稳定性较差的特点，在没有加厚墙体可能性的前提下，可采用一定的构造措施，以满足稳定性的要求。 1.7 地震作用方向的合理运用 引入水平力与整体坐标夹角的目的，是为了满足结构设计的需要，验算在不同方向下结构的受力和变形情况，使结构趋于安全。沿着水平力的不同方向，建筑结构会表现出不同的刚度性质，这就意味着相同的地震力沿着不同的方向作用于结构，结构反应的剧烈程度也会不同，所以存在一个最不利地震作用方向(即结构平面的主轴)，使得结构沿该方向的地震反应最为剧烈。 对于包含斜交抗侧力构件的结构，不管地震作用沿哪个方向，都无法同时保证所有的构件处于最大的内力状态，所以
8、抗震规范中规定，包含有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于 15 度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。 对于包含斜交构件的结构，每个构件的最大风荷载作用也是有所不同的，要保证所有构件计算的风荷载都按最大风荷载作用方向，只能通过修改水平力与整体坐标的夹角，在不同角度下计算，尽量顾及到每个构件能取到最大迎风面积，整个结构的设计可以基于多次计算的结果，每个构件取最大值。 5、框架-剪力墙中连梁设计 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙、剪力墙与剪力墙的连接方式有铰结与刚结两种。铰结为通过楼板连接来保证剪力墙与框架协同工作，刚结为通过连梁连接来保证剪力墙与框架协同工作。在铰结体系中，由于没有考虑
9、连梁的约束作用，使得楼板作用显著，要保证剪力墙与框架协同变形和工作，楼板必须绝对刚性。在刚结体系中，连梁对墙和柱都会产生约束，连梁将承担着较大的剪力和弯矩，约束作用明显，并可以与楼板一同作为连接构件，传递弯矩、剪力、轴力。当结构遭受小于其设防烈度的多遇地震时，整个结构处于弹性工作阶段。当遭受高于其设防烈度的罕遇地震时，连梁形成塑性铰消耗地震能量，结构刚度降低，自振周期加大，地震力降低，减轻结构破坏。但由于连梁跨高比小，两端连接的墙或柱刚度差异较大，连梁变形产生较大的内力而破坏。连梁破坏有脆性的剪切破坏和延性的弯曲破坏，设计时应尽量避免连梁发生剪切破坏，让连梁先屈服，形成塑性铰。连梁设计时可以考
10、虑以下措施：（ 1） 对连梁的刚度进行折减，既保证了塑性铰出现在连梁上，又减少其内力，满足结构设计要求。高层建筑混凝土结构技术规程 5. 21 规定，在内力与位移计算中，抗震设计的框架 - 剪力墙或剪力墙结构中的连梁可予以折减，折减系数不宜小于 0. 5。结构设计中，连梁折减系数一般取 0. 7。 （ 2） 若连梁刚度折减后内力还是过大，截面设计困难，可在连梁截面高度的中间开设水平通缝。 （ 3） 为保证连梁的延性，设计时应做到“强墙（ 柱） 弱梁” ， “强剪弱弯” ，截面尺寸应符合规范设计要求。 （ 4） 不宜将楼面主梁支承在连梁上。 6、结论 各种不同功能的用房综合在一起组成形态各异，高层建筑给结构设计增加了一定的难度，虽然已经有大量的研究成果，但是在实际设计中仍然存在着大量的问题有待进一步的解决。本文将对框架剪力墙结构设计中涉及到的几个问题进行主要介绍。 参考文献 1中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)S.北京:中国建筑工业出版社，2002. 2 赵西安 钢筋混凝土高层建筑设计 第二版 北京中国建筑工业出版社 年份
