摘要：高层建筑工程要求设计者结合可用的施工材料与建筑设计标准来完成结构设计工作。高层建筑工程需要具有更加稳定与复杂的结构系统。框支剪力墙一般被设计到建筑结构的中部，一些建筑提出了特殊的设计要求，剪力墙结构不能出现落地的情况，因此剪力墙被安置到下层区域的框架梁位置，下部系统向框架柱传递荷载，这种梁结构就被成为框支梁，上方墙体为框支剪力墙。
关键词：高层建筑；框支剪力墙；结构设计；设计方法
框支剪力墙在现代建筑系统中比较常见，可以使整体结构更加稳定，相比一般结构而言，这种结构更加复杂。设计者在设计时必须清晰计算受力情况，而后合理安排与使用结构构件，设计者可运用相对广泛且科学化的设计方法来设计这种结构。在设计时，还应当注意这种剪力墙结构系统一般不会被单独使用，而是会与其他结构体系联合应用，更多的剪力墙仍旧采用落地形式。
1 框支剪力墙的基本类型
框支剪力墙类型有很多种，下面就其分类进行简析：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。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。
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。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 关注转换层系统给框支剪力墙的影响
目前，建筑为了满足多方面的需要，一般具有多种功能，对其综合用途也提出了更高的要求。从建筑的使用功能来看，通常在中上层设计小开间，而在下层部位设置大开间。但从结构的布置角度来看，二者的情况却恰好相反，为了使建筑实现相应的功能，在布置方面就必须采用与常规相反的形式。因此，强度较弱的框架柱往往布置在下层，上层则布置刚度较大的剪力墙。这样一来，就必须要设置相应的转换机构来对两种不同的结构进行衔接，同时传递两者之间的内力，这就是转换层应发挥的的作用。
在上部剪力墙转换为下部建筑框架的过程中，转换层发挥了重要的作用，它可以为建筑物的底部创造出较大的内部自由空间。在高层建筑中，转换层的位置决定着建筑的抗震能力，其位置宜低不宜高。大量的工程实践证明，当转换层位置较高时，容易使框支剪力墙结构上下内力的传递路线发生突变，随之会产生较大的刚度变化。而且转换层位置越高，落地剪力墙或筒体就越容易出现裂缝，从而进一步增大框支柱的内力，对转换层上部墙体造成破坏，这不符合基本的抗震设计理念。因此，如果必须要采用高位转换，应对转换层以下框支结构的等效刚度进行严格的控制。
3 结构设计要点
3.1 结构设计要求
掌握与遵守基本的框支剪力墙设计要求可以更加科学地完成结构设计工作，在不同的工程条件下，使用的设计方法也不同。这种剪力墙系统在很多情况下都需要与转换层系统配合使用。由于使用了转换层系统，因此上下部的剪力墙结构设计工作产生了差异，上方区域运用常规的剪力墙系统，而下层空间则运用了局部剪力墙的结构。
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布置竖向结构时，应当考虑到这种特殊结构构件给使用区域带来的竖向刚度突变的情况，根据地震影响，展开有效的抗震活动，根据结构设计规范，应当对上下结构系统的实际等效刚度比进行把控，确保强度、延性以及刚度等参数都可以满足设计要求，设计者还应当对应当以更加直接简单的方式来使构件发挥传力的作用，减少多级转换的情况，控制门洞设计，时下部矿柱与剪力墙系统能够保持更强的刚度。竖向结构设计完成后，应当测定结构的稳定程度，根据应力设计需求来找出是否有设计不当的情况，可以给薄弱区域展开特殊的处理，通过应力测定实验来确定主梁结构系统的整体合理性。
平面结构的布置。平面结构应具有良好的整体性，遵循简单、规则并做到均匀对称。对于一些超长、超宽或者其他不规则平面结构一般要设置温度伸缩缝，不但可以具有整体性，还能兼作抗震缝。经过多年的研究分析，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置须经多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过 1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果，查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为 0.75，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭的要求，一些平面不规则、质量中心与结构的刚度中心偏差过大的高层建筑中，在地震中承受巨大的扭转作用力而受到严重破坏，所以设计过程中尽量使这两个中心重合。
3.2 结构设计要点
可根据已经掌握的结构设计信息来建设出框支剪力墙的实际空间受力体系，并将结构系统中薄弱区域进行有效标注。可通过三维立体化的模型与可用的分析软件来详细地分析框支剪力墙的基本结构构造，还可发挥出有限元模型的实际作用，分析基本的弹性时程，进行给后续的补充计算工作。根据建筑的具体结构特征来确定竖向荷载、雪荷载以及风荷载信息，在这些信息的辅助之下展开相应的计算活动，确定在框支剪力墙的支持下的建筑结构的稳定性。
3.3 保障结构的抗震性能
框支相比一般的剪力墙而言，具有更强的整体抗震性能，复杂的结构系统使结构抗震能力被削弱，建筑的转换层区域更加容易受到地震等问题的影响。完成结构设计之后，应当对多种地震情况加以模拟，根据地震作用的实际影响来填补结构系统存在的缺陷问题，使框支剪力墙能够对抗震系数设置等方面的需要进行有效满足。
3.4 设计剪重比
在抗震设计比中，剪重比是一个非常重要的参数，在高层建筑框支剪力墙结构的设计中更是如此。剪重比是否合理、规范，对剪力墙来说具有十分重要的意义。如果剪力墙结构的设计周期比较长，它将会受到地面位移及加速度变化的破坏，而传统的振型分解法又难以作出准确的计算。由于地震影响系数往往波动很大而且下降较快，在长期的作用下给选值增加了难度，由此计算出来的结构效应可能不符合实际情况。因此，在建筑框支剪力墙结构设计中，必须要与各楼层水平地震力确定其最小值，满足了该最小值才能符合安全方面的要求。如果满足不了，则应进行及时的调整。
4 结束语
虽然很多设计者已经对新型框支剪力墙持有一定的熟悉度，但是在设计环节中仍旧会出现差错，设计者应当严格把控建筑本身的设计情况，通过改进结构设计方法来保障框支剪力墙的整体稳定性，保留结构构件的抗震能力，使结构能够更好地被使用到建筑中，同时还要调和建筑转换层系统与框支剪力墙的关系。在满足基本的剪力墙设计要求的同时，能够更加精准地控制框支剪力墙系统。
参考文献：
[1]樊爽.（2017）. 浅谈部分框支剪力墙结构设计要点与难点. 中华建设（8），106-107.
[2]张新培.（2017）. 高层建筑工程的框支剪力墙结构设计分析. 建材与装饰（15）.
[3]梁瑞宏.（2017）. 分析建筑高位转换层框支剪力墙结构设计. 建材与装饰（11）.
论文作者:黄金明
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/24
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 结构设计论文; 系统论文; 建筑论文; 开洞论文; 《防护工程》2019年第1期论文;