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摘要：随着社会经济的不断发展和城市化进程的不断推进，人们的生活水平越来越高，特别是在住房方面，现在随处可以见到越来越多的高层建筑。在高层建筑的设计过程中，传统的砖混结构已无法满足人们在建筑性能上的需求，框架-剪力墙结构成为当今建筑设计的主流。因此，想要提高高层建筑物的施工质量，就要从优化高层建筑物框架剪力墙的设计做起。
关键词：高层建筑；框架-剪力墙结构；设计；优化策略
在当今建筑设计行业中，高层建筑越来越常见，普通的砖混结构已无法满足建筑设计的需求，取而代之，框架-剪力墙结构在当今的建筑行业非常常见。框架-剪力墙结构能够很好地承受荷载，能够在发生自然灾害时对建筑物起到保护作用，很大程度上降低对建筑和人的伤害，因此受到了许多建筑设计者的青睐。为了进一步提高建筑施工质量和建筑物的安全系数，需要对框架剪力墙进行深入的研究，优化框架建立墙的数量和布置情况，不断完善相关的设计，从而进一步提高我国建筑工程行业的水平。
一、剪力墙结构的分类及其特点
1.1框架剪力墙的分类
不同类型的剪力墙，其分类标准也是不同的。其中，剪力墙开口的大小及其数量可以是剪力墙分类标准中的一种。在这种分类标准下有三种剪力墙：壁式框架剪力墙、整截面框架剪力墙、独立悬臂框架剪力墙等。如按照构件的组成进行划分，可以分为梁板式结构剪力墙（由梁、板、柱三种基本构件组成的骨架结构）和无梁式结构剪力墙（由板和柱这两种基本构件组成的骨架结构）。如果按照框架的施工方法进行分类，可分为以下四种：（1）现浇整体式框架剪力墙。这种框架剪力墙的全部构件都是在现场浇筑成型，具有整体性好、抗震性能强以及构件尺寸不受标准构件限制的特点。（2）装配式框架剪力墙。这种框架剪力墙的全部构件都采用预制装配的步骤，因而采用这种框架剪力墙可以加快施工的进度、提供建筑工业化程度，但美中不足的是，这种框架剪力墙的节点刚性较差，抗震性不强。（3）半现浇框架剪力墙。这种框架剪力墙的梁、柱构件采取现场浇筑，楼板可以预制也可以现场浇筑，采取这种框架剪力墙可以兼顾梁、柱构件的整体性并节约施工材料模板。（4）装配整体或框架的框架剪力墙。这种框架剪力墙会在前期将梁、柱构件预制好，在装配的过程中现浇混凝土使构件连接成一个整体。这种剪力墙结构的整体性和抗震性介于现浇式和装配式之间，既保证了节点的刚度，又加快了施工的进程。
1.2框架剪力墙的受力特点
框架结构的变形随着位移越向上增大的幅度越慢，呈现出剪切型的特点，表现出内收型的开口曲线。在完全由框架构成的结构中，所有框架的变形特点都是一致的，因而该结构在受到水平力作用时是按照框架的抗推刚度D进行分配的。不同于框架结构，剪力墙结构的变形随着唯一的增加增长幅度逐渐增大，呈现出悬臂弯曲梁的特点，表现出外弯型的开口曲线。在剪力墙结构中，所有具有抗侧力作用的剪力墙构件的侧移曲线大多一致，因而在受到力的作用时按照等效刚度EI进行分配。
在由框架和剪力墙共同形成的结构中，平面内刚度非常大的楼盖将框架和剪力墙连接在一起，共同抵抗外加水平力。因此，框架和剪力墙的变形便不能按照之前单独作用时的弯曲变形和剪切变形来计算。在不考虑构件扭转情况的条件下，同一楼层的框架和剪力墙的位移必须相同，这是二者之间的约束条件。因此，框架剪力墙结构的变形情况处于框架结构和剪力墙结构之间，呈现出一个反S形的曲线，表现出弯剪型。
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二、剪力墙结构的设计和优化策略
2.1设计框架剪力墙结构的数量
框架剪力墙的数量是设计过程中的一个核心问题。按照国家有关规定，对于有一般装修要求的楼层，框架剪力墙的高应当是顶点位移的700倍；对于有较高装修要求的楼层，框架剪力墙的高应当在顶点位移的850倍之内。在确定满足这些前提条件之后，就可以设计框架剪力墙的数量了。同时，在进行框架剪力墙数量的设计时，还应当注意结构自振周期的要求，按照结构自振周期的合理范围进行设计。结构自振周期的合理范围计算方法是：T1=（0.09-0.12）Ns，其中Ns指的是楼层的高度。此外，在设计框架剪力墙时还应考虑地震时的地震力度。据相关资料显示，如果每平方米楼面的剪力强度在150mm之上，则受到的地震危害最轻；当每平方米楼面的剪力强度在50mm和150mm之间时，受到的地震危害为中等水平；每平方米楼面的剪力强度小于50mm时，受到的地震危害就比较大了。因此，在确定框架剪力墙的数量时，还应考虑建筑物的高度、场地设防烈度以及工程的实际情况。
2.2设计框架剪力墙结构的布置方案
在设计框架剪力墙的布置方案时，要在考虑周边事物的对称性和分散性的特点的基础上，使框架剪力墙的布置更加均匀。为了保证框架剪力墙布置的合理性，需要遵循以下几个要点。（1）在设计框架剪力墙的布置方案时，要充分考虑建筑物的抗扭能力，确保建筑平面的中心和刚度中心是重合的，同时要考虑到周边的对称性，在不增加框架剪力墙面积的情况下，能进一步提高框架剪力墙的抗扭能力。（2）在设计框架剪力墙的布置方案时，还要充分考虑周边的分散性，布置的框架剪力墙的墙面数量应当控制好，要保证框架剪力墙的刚度，因而数量不能太少，同时剪力墙的连续尺寸也不要太长，保证剪力墙的分散性和具有抗侧力作用的构件的数量。遵循分散性的原则进行布置，可以避免由于一面剪力墙受到破坏而导致影响整体剪力墙的抗扭能力，还可以避免由于剪力墙受力过于集中而使得早期地面遭受过大的破坏。
2.3框架剪力墙设计方面的优化
（1）在设计框架剪力墙的结构时，应当按照主轴方向或其他方向进行框架剪力墙的双向布置，从而形成承受荷载能力较强的空间结构。在设计具有抗震最用的框架剪力墙时，要避免单方向框架剪力墙的设置，尽量保持两个方向剪力墙抗测力的刚度一致，从而使剪力墙有更好的空间承载能力。
（2）在设置剪力墙截面时，应当遵循简单、规整的原则，应当保持剪力墙竖向刚度的均匀性，使剪力墙的门窗开口保持上下对齐，从而形成较为明显的连梁和墙肢，有比较规则的应力分布情况，符合当前建筑设计行业的主流计算简图，能够得到一份比较安全可靠的设计方案。在设计的过程中，应当尽量避免在墙肢刚度相差比较多的地方设置洞口。如果在框架剪力墙的洞口处出现洞口错位、洞口重合的问题，应当将剪力墙内的配筋改成框架结构。
三、结语
总而言之，在当今的建筑工程行业中，框架剪力墙结构是一种应用非常普遍的建筑形式，相对于传统的砖混结构具有质量轻、承受荷载能力大的优点。想要进一步优化目前高层建筑中框架剪力墙结构的设计，首先需要掌握掌握框架剪力墙的受力特点，设计剪力墙数量和分布情况的方法，然后再对结构设计的细节进行优化，提高设计的合理性。
参考文献
[1]李晴晴.高层建筑框架剪力墙结构设计浅析[J].低碳地产，2016，（14）：7-8
[2]张勇.高层建筑框架剪力墙结构设计优化[J].低碳地产，2016，（16）：22-23
[3]孔令为.论述有关高层建筑框架剪力墙结构设计[J].建筑工程技术与设计，2014，（11）：13-14
论文作者:谢炜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/28
标签：剪力墙论文; 框架论文; 结构论文; 构件论文; 刚度论文; 数量论文; 高层建筑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;