2.烟台市福山区华东建筑安装有限公司 山东烟台 265500
摘要：剪力墙结构的优化不仅能满足剪力墙结构的施工要求，还能在降低成本的同时也能保证建筑质量，提高企业效益，在一定程度上也能达到节能减排和持续发展目标。
关键词：建筑工程；框支剪力墙；结构设计
前言
建筑工程中，根据不同的建筑施工要求，要采取不同的施工方案，框支剪力墙结构是一种比较科学合理的施工方法，可以在建筑施工中起到更好的施工效果，提高施工的质量。
1框支剪力墙的类型
框支剪力墙类型有很多种，下面就其分类进行简析：
1.1整截面墙
整截面墙是不开洞或开洞面积不大于15%的整截面剪力墙。其受力特点为整体悬臂墙，弯矩图既不突变也无反弯点。其变形特点为弯曲型变形。
1.2整体小开口墙
整体小开口墙为开洞面积大于15%但仍较小的墙。其受力特点为弯矩图在连系梁处发生突变，但在整个墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯点。其变形特点为以弯曲型为主。
1.3双肢墙及多肢墙
双肢墙及多肢墙为开洞较大、洞口成列布置的墙。其受力特点为与整体小开口墙相似。其变形特点为以弯曲型为主。
1.4壁式框支
壁式框支为开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙。其受力特点为弯矩图在楼层处有突变，在大多数楼层中都出现反弯点。其变形特点为以剪切型为主。
2关于剪力墙结构计算方面的优化
在设计剪力墙结构时，需要根据有关规章规范对结构进行检查，检查其结构是否符合要求。例如，在能够满足楼层最大层间位移与层高比例的基础上使剪力墙的刚度设置适中，不能出现过高或是过低的情况，因为其都会给建筑的安全性以及稳定性带来威胁，通过以楼层最下剪力系数为目标，使计算结果无限接近规范值；设计过程中应当对结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的自振周期T1之间的比例进行控制，A级高度的高层建筑不能超过0.9；在抗震设计中，需要考虑到意外情况的发生，例如偶然偏心影响的作用下，楼层竖向构件的最大水平位移与层间位移，A级高度的建筑不能超过该建筑楼层平均高度的1.2倍。最后还需要对剪力墙连梁是否超限以及底部加强区的轴压比进行优化计算，计算其是否符合规范要求。
3楼层最小剪力系数的优化计算原则
在能够满足剪力墙墙肢承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构底部地震倾覆力矩小于40%的基础上，对剪力墙布置的密度进行降低，可以通过对剪力墙进行大开间布置，使结构的侧向刚度的准确度得到保证，使楼层最小剪力系数大于或是等于规范要求值。这样不但能够起到节约工程成本的作用，还能够提升建筑质量，减少地震的影响。
4楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则
如果一栋高层建筑处于多种地震作用的情况下，应当对其楼层最大层间的位移进行计算，在计算时应按照有关规定进行，计算过程需要以楼层弯曲度为基础对扭曲变形程度进行计算，但这传统的计算方式下是不能得出楼层整体弯曲变形程度的，因此需要对高层建筑扭曲程度计算方法进行优化。在计算过程中应当使扭曲变形最小，不能仅仅以此为依据，还应当考虑楼层竖向构件的刚度因素。在实际的工程设计中会出现一种情况，就是工作人员发现楼层某一层间的位移与层高比例不符合规定，就会对其侧向刚度进行不断增大，但这种方式是不正确的，其将剪力墙结构的剪重比没有计算在内，但如果结果接近规范值则是可行的。如果发生剪重比较大的情况时，则不应该使用这种方法，应当对侧向刚度进行适当减小，这样做也可使地震作用减弱，达到工程要求。
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5结构扭转为主的第一自震周期Tt与平动为主的第一自震周期T1的周期比调整原则
根据对地震造成灾害的调查显示，建筑受到危害最为严重的原因大多数都为建筑内部平面不规整、刚度不符合要求以及楼层墙体的扭曲刚度达不到要求。因此在设计的过程中需要保证建筑的抗扭刚度，还需要对内部平面进行规范，使其尽量平整，避免出现产生过大的扭转效应情况的发生。此外，在对扭转效应进行计算时，偶然偏心的情况应当重点研究，其次是对建筑限制结构的扭曲刚度进行研究。在实际的工程中，竖向构件的设计应当尽量安置在其周围，用来提高结构的侧向刚度以及抗扭轻度。如果在其结构型心旁边加大竖向构件刚度，只是对侧向刚度加强，对抗扭程度来说是基本没有作用的。
6工程概况
某高层建筑工程的建筑面积大概为25000m2，建筑高度为93m左右，共30层，其中地下2层，地上28层。地下每层4m，地上1~3层是作为商业建筑，高度为4.1m，其余为住宅建筑，高度为每层3m。为能够同时商业区和住宅区的要求，采用的是部分框支剪力墙结构，在三层的顶部使用的是梁板式转换构件来进行非落地式剪力墙内力的传递。此处的抗震设防烈度是Ⅵ度第一组，拟建Ⅱ类场地，特征周期是0.35s，基本地震加速度0.05g。根据相关规定的要求：框支梁抗震等级一级，框支柱的抗震等级为一级，非底部加强区剪力墙的抗震等级三级，底部加强区剪力墙抗震等级一级。其中，底部加强区的范围是地下室的地板到转换层上两层。
7结构的概念设计以及布置
7.1结构的计算的确定
在此项工程中，地下室的顶板的厚度是200mm，使用的是双层双向的配筋，对于每层每个方向的配筋率控制在0.25%以上。因为此工程中地下室整体的刚度在相邻的上部楼层刚度的两倍以上，达到了其作为上部结构的嵌固位置的要求。另外，为加强地下室顶板的刚度，所采用的是现浇梁板的结构，转换层使用梁板式结构，厚度为200mm，每层每方向的配筋率在0.25%以上。在楼板里的钢筋需要锚固在墙体活着边梁里。筒体外围的楼板和落地式的剪力墙应该减少开洞数量，在比较大的洞口和楼板的边缘都应该设置边梁，此处边梁的截面应该至少为板厚的两倍，全截面的纵向的钢筋的配筋率应该在1.0%以上。除此之外，以转换层为标准，其上下两层的楼板也都应该进行加强处理，大概板厚150mm，且为双层双向配筋。
7.2结构的型和布置
带转换层的结构比较复杂，因此在此采用的是梁板式的转换构件，其传力途径和受力都比较明确。转换层的楼板厚度取200mm。每层每方向的配筋率在0.25%以上以提高达到非落地式剪力墙的内力传递的可靠性的目的和效果。相关规定显示，楼层的侧向刚度和等效侧向刚度二者共同决定了转换层的上下刚度比。其楼层的侧向刚度应比相邻的上部楼层的此项数值的60%还要大。此数值若是太小，那么转换层的上层的墙体比较容易被破坏；若是太大，则转换层形成薄弱层的概率就会增大很多。其等效侧向刚度最好无限的趋向于1。
8结构计算和分析
计算之前先根据相关规范提出的要求调整部分框支剪力墙的结构内力。将一级框的支柱的地震作用产生轴力乘1.5倍系数，一级框支角柱的剪力和弯矩设计值乘1.1倍系数；和转换层相连接的一级框支柱的上部和底层柱的下截面弯矩组合数值应乘1.5倍系数；框支和框架的地震倾覆力矩低于总构造所承受的一半。要求每个楼层的框支柱的数量要在10根以上，转换层为两层以上时每一层的框支柱剪力和至少为结构基底的剪力的30%。一级落地剪力墙的底部加强区弯矩的设计数值应该是墙底截面有地震作用组合的弯矩数值的1.5倍。此次工程的结构分析软件为PMSAP2和SATWE，对建筑的整体内力位移进行了计算，并且对受力比较复杂的转换梁分析了无限元应力，校核了配筋的结果。同时进行了一系列的试验分析。对结构进行的弹性时程的结果分析表明，该楼层的位移曲线平缓，转换层的附件没有明显的突变，不存在结构的薄弱部位。结果表明此工程对于抗侧移刚度的控制方法是行之有效的。
结束语
对剪力墙结构进行优化提升不仅能够满足建设方减少成本的需求，还能够保证建筑质量，提升企业效益，还能够在一定程度节约能源，达到我国可持续发展的目标。
参考文献
[1]徐霞.高层建筑框支剪力墙结构设计优化[J].建筑设计，2013(4)：173-176.
[2]祝金标.浅析高层建筑框支剪力墙结构的设计[J].城市建设理论研究（电子版），2016（36）：74.
论文作者:李亭1,迟明星2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/11
标签：刚度论文; 结构论文; 楼层论文; 剪力墙论文; 弯矩论文; 建筑论文; 开洞论文; 《基层建设》2018年第10期论文;