摘要：随着我国建筑行业的快速发展，高层建筑层出不穷，对于高层建筑的性能要求也越来越高，特别是抗震性能更是重点内容。框架剪力墙结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又有足够的剪力墙，有相当大的抵抗变形能力强，具有较好的抗震性能。本文主要分析高层框架剪力墙结构抗震设计中的技术关键点，希望能够对从事此方面工作的人员提供一定参考。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；抗震设计；关键点
0 引言
目前建筑行业当中高层建筑已经成为了最为普遍的建筑形式，高层建筑的性能要求也不断提高，其中最重要的要求之一就是抗震性能。由于框架剪力墙结构不但具有框架的优点，同时也具有剪力墙的优势，所以此种结构广泛应用在高层建筑当中，特别是框架剪力墙的抗震性已经成为了高层建筑设计的关键内容。因此为了能够最大程度上发挥出框架剪力墙结构所具有的抗震性优势，需要对其技术关键点进行分析研究，充分融合框架和剪力墙的特点，进一步推动建筑行业的发展。
1 框架剪力墙结构的受力特征以及设计参数
（1）框架剪力墙结构的受力特征
对于高层框架剪力墙建筑来说，利用平面内较大刚度的楼盖可以将框架和剪力墙进行有效连接，从而形成具有较高强度的网络结构，以此结构来承受水平方向的侧应力能够避免单独构件受到弯曲变形或者剪切变形的影响，框架剪力墙在同个楼层的位移大体是一致的。所以，框架剪力墙结构在水平面内的位移所表现出来的特征是处在框架和剪力墙之间的形态，也可以称之为弯剪型。因此，对于框架剪力墙结构来说，在剪力墙的下部位置形变相对较小，承受着80%以上的水平方向剪力。在高层建筑的上部，框架结构形变相对较小，能够对剪力墙起到辅助作用，可以有效抵抗剪力墙的外拉式形变，使其能够承受更强的水平剪切力。
总的来说，框架剪力墙结构有效综合了框架和剪力墙两种结构所具有的优势，能够对水平形变进行有效控制，能够增加结构的侧向刚度，降低结构性形变的概率，提升建筑的抗震性能，非常适合用在高层建筑的结构设计当中。
（2）框架剪力墙结构的设计参数
对于框架剪力墙结构来说，常常通过结构性刚度特性值（λ：框架刚度和剪力墙的刚度比值）来表示其受力特征，可以采用如下公式进行表示：
其中，H表示建筑的总体高程；Cf表示框架结构的水平刚度；EIw表示剪力墙的折算总抗侧刚度。
通过以往的工程实践能够得知，若是λ值较小就表明框架结构总体剪力刚度和剪力墙弯曲刚度比值降低，总体结构更多表现的是弯剪形态，剪力墙的数量相对较多，造成高层建筑的总体刚度增加，自振周期降低，总体结构的延展性也有所降低，特别对建筑刚性较强区域（例如建筑顶部）是非常不利的。一般情况下随着剪力墙数量的增加，结构的抗震性能越强，但是也要保证其在一定范围内，否则会造成负面影响。正常情况下为了充分发挥框架剪力墙结构的效果，设定λ≥1.15是较为合理的。但是如果λ值过大就表明框架的总体剪力刚度和剪力墙弯曲刚度比值增加，总体结构更多表现的是剪弯形态，剪力墙的数量相对较少，从而造成刚度较弱，无法符合形变的要求。另外，会造成框架受力较大而造成梁柱截面增加，增加了总体成本。可以设定λ≤2.4是比较合理的。
2 高层框架剪力墙结构设计的基本原则
（1）剪力墙连梁超限调整原则
正常情况下，如果剪力墙连续梁的跨高比<2.5就会造成弯矩和剪力超出极限的情况，因此常常控制跨高比≥2.5。在跨高比<5的情况下连续梁不应进行拆减，在跨高比≥5的情况下连续梁必须进行拆减，否则会造成弯矩和剪力超限问题。按照此原则设计剪力墙结构能够有效降低工程造价。
（2）楼层最小剪力系数调整原则
在结构设计中要尽可能采用大开间剪力墙布置方案，此方案能够实现较为理想的侧向刚度，并且楼层的最小剪力系数和规范极限值较为相近。但此种情况要确保短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%。这样不但能够减少结构自重所造成的地震灾害，同时能够有效降低整体造价。
（3）楼层层间最大位移和层高比的调整原则
对于高层建筑来说，楼层之间发生的扭转以及剪切变形是最为重要的内容之一，竖向构件数量在很大程度上影响着剪切变形情况，但是在确保竖向构件数量的同时也要对其进行合理布置，否则也会造成扭转变形过大，还是无法达到层间位移要求。因此在进行高层建筑结构设计时不能只根据位移情况增加竖向构件的刚度，同时要最大程度降低扭转变形量。
3 高层框架剪力墙结构抗震设计技术关键点
（1）提升剪力墙抗震性能
第一，在进行高层建筑结构设计过程中，可以在剪力墙周边增设梁柱结构而形成边框剪力墙。此种方式能够避免斜向裂缝向周边结构进行扩展，同时一旦剪力墙遭到破坏也能代替其承载。需要注意的是，所增设的边框结构要具有斜截面的承载能力，这样才能够抵抗剪力墙开裂之后对于梁柱所施加的附加剪应力。
第二，设置合适的肢墙面积。主要就是减小肢墙面积，通过设置合理的结构形成多肢墙或者双肢墙，这样就能够控制裂缝以及屈服部位出现在结构竖缝和洞口连梁的位置，从而形成耗能结构。此种形式的剪力墙能够降低刚度，防止在发生地震时出现剪切破坏以及底部墙体较早屈服的问题。
（2）提升框架的抗震能力
第一，有效加强框架结构的角柱强度。角柱是连接纵横框架的重要部件，所以想要提升框架结构的整体稳定性就需要进一步加强框架结构的角柱强度，提升角柱的抗剪能力；
第二，可以在外部框架平面内设置相应数量的钢筋混凝土剪力墙墙板，此种方式能够避免框架剪力滞后的现象，能够有效提升框架结构的整体性能以及抵抗推力的刚度，能够降低整体结构的侧向移动量（尤其是层间位移量）。需要注意的是，此种结构延性相对较差，若是在墙板上设置合适的十字开口，通过人工方式形成结构薄弱位置，就会形成延性的耗能墙板，此种方式具有更好的效果；
第三，可以在结构中增设偏交斜撑等构件，通过弯曲耗能方式来取代轴变的耗能方式。可以采用钢纤维混凝土杆来生产折曲支撑，采用钢杆或者劲性钢筋混凝土杆形成偏心连接支撑。一旦发生较强烈的地震，不但能够通过这些杆件的屈服以及形变消耗掉地震能量，同时这些构件由于形变失去作用后会出现整体结构的变化，从而造成建筑自振周期的改变，能够防止因为地震而引发的建筑物共振效应。
（3）提升整体的抗震性能
第一，结构设计中通过机构的控制实现总体屈服效果。可以在框架剪力墙结构中的特定位置设置相应数量的“塑性铰”，需要对塑性铰的位置、变形程度、次序等进行有效控制，形成整体的耗能机构来应对地震问题。
第二，平衡结构的刚度以及承载能力。高层框架剪力墙结构中随着剪力墙数量的增加以及体积的增大，其刚度也会有所提升。但是此种情况会造成结构自振周期降低，总体的水平地震作用增加。反之结构的刚度就会降低，地震力作用也会变小。所以在进行结构设计时需要按照建筑的基本情况综合考量，要充分考虑到建筑设防强度、高度、装修等级方面内容，从而明确结构允许位移最大限值，进而确定出剪力墙数量以及体积，确保经济性以及安全性。
第三，确保刚度和延性的统一性。框架和剪力墙结构在某些方面存在一定差异，包括刚度、延性系数、弹性限值等等，这就造成了框架剪力墙结构抗震性能方面的不确定性。可能会因为不同构件的不协调作用而造成框架剪力墙机构无法发挥其应有作用，可能发生不同程度的损坏，从而大大降低结构中相关构件的有效性以及抗震的可靠性。因此需要在结构设计中充分协调各个构件，使得刚度和延性有效统一，确保建筑的抗震性能。
4 结束语
本文首先介绍了框架剪力墙结构的受力特征以及设计参数，在此基础上提出了高层框架剪力墙结构抗震设计技术关键点。通过本文的介绍能够对高层建筑框架剪力墙结构的设计提供参考，提升其抗震性能。
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论文作者:孔桐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/24
标签：剪力墙论文; 结构论文; 框架论文; 刚度论文; 剪力论文; 高层建筑论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第5期论文;