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摘要：框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系，结合框架结构与剪力墙结构的优点，共同承受竖向和水平荷载，具有较强的抗震能力及抵抗水平荷载作用的能力。框剪结构中的剪力墙是主要的抗侧力构件，其数量和布置不同时对结构整体刚度和刚心位置影响很大，同时剪力墙刚度的大小将直接影响到结构的安全性及工程造价，故处理好剪力墙的数量和布置是框剪结构设计中的重要问题。
关键词：框剪结构；剪力墙布置原则；剪力墙优化方法
1、框剪结构的分析方法
框架-剪力墙结构中，剪力墙几乎承担了总水平地震作用的80%以上，由于剪力墙刚度较大，剪力墙的数量、位置直接反应结构的抗侧刚度和协同工作性能。
如今，框架和剪力墙的荷载量的计算，通常以矩阵位移法为基准，通过电算法来进行计算。尽管剪力墙和框架的特征完全不同，但是他们原有的特征和规律就会在刚性楼盖将它们连接在一起抵抗水平荷载时发生变化。虽然它们的侧移在同一个目标高度下是一致的，但刚度才是它们的水平荷载进行计算的时候进行分配的标准。
当刚度为0时，没有框架，框剪结构中就只有剪力墙，建筑变成纯剪力墙结构。
当刚度为6时，正好和刚度为0时的情况相反，基本就只有框架来承担框架结构中的剪力。
在计算时有一点不能忽略，基本未知量应该作为节点的位移选取的点，设立刚度的方程，用一个单元替代结构离散化，用一个整体替代一个单元组，框剪结构的总方程的建立要以满足变形的协调条件以及满足平衡的条件为基础。在解决方程的过程中，需要假定两个变量：各轴线上的结构在自身平面内都是最大值，那么整个结构都应该是当成一个平面结构来计算；楼板在自身平面之内是绝对的刚性，同一楼层的结构位移参数不论在水平荷载的作用下进行移动还是转动都是相同的。
2、优化地震作用下的框剪结构中剪力墙的抗侧刚度
框剪结构的设计分为三个步骤，第一要确立建筑的柱网尺寸，第二要确认梁、柱的截面尺寸，第三要再确定抗震墙的数量。为了做到全面又合理、经济又安全，应该在这个设计的过程中根据已知的情况和实际的情况，确定剪力墙抗侧刚度的数量，做好准备工作。
剪力墙的数量是进行框剪结构的设计时十分重要的一项考虑因素，我们应该使得抗震墙的数量在独立的结构单元中符合以下标准：结构弹性阶段层间位移角的最大值和最小值要根据《抗震规范》计算出。合理的数量和位置需要在此数值范围内构建。为了使这个关键的环节增进框剪结构体系的合理、经济又安全，需要优化抗震墙的布局和数量。
图1剪力墙所承受的剪力和底部弯矩的关系图
由图1可知：剪力墙为了满足抗震性所承受的剪力和底部弯矩应该达到总力的一半以上。若无法达到这个要求就要在设计的时候必须满足λ小于等于2.4。
剪力墙的数量并不是越多越好，这是为了增加框架剪力墙的剪力V大于等于0.25F。他的刚度要正好满足λ大于等于1.15。一般的框架剪力墙结构框架的最大最合理的是楼层剪力范围V=（0.2～0.425）V。
在进行独立的结构单元设计时，合理的剪力墙数量与位置是非常重要的。框剪结构的结构特征应该在水平地震的作用之下得到充分发挥。在剪力墙荷载最大值和最小值按照计算公式进行计算时，应该注意根据实际的计算数值进行，不然就应该按照框架结构对待。当计算结构单元的两个主轴方向的时候，应该按照结构弹性法来计算，应该根据建筑楼层的不同高度设置不同的对比数值，不仅要计算楼层层高之比，还应该计算楼层层间的最大位移。只有计算得当、测算准确，才会打好合理的结构布置的基础。框剪结构底部总水平剪力的百分之40应该大于单片的剪力墙的底部承担的水平剪力。
3、剪力墙刚度的优化需要考虑的变量
只有设计合适的变量，才能实现剪力墙刚度的优化：刚重比的限值要求不能忽视，刚重比的要求必须达到规范。高层钢筋混凝土框剪结构的变形曲线在水平地震的作用之下会随着结构抗侧刚度的减少而呈现弯剪型，虽然抗侧刚度与重力荷载的比会因为重力荷载的二阶段效应而受到不利的影响，但是这些数值都是十分重要的。虽然抗侧刚度常常忽略刚IE比限值的要求，但是却能够满足层间侧移角限值的基本要求。
楼层剪力与其上层之间重力荷载代表数值的和之比就是结构的剪重比，它不仅是体现反应强度的重要指标，还能够体现水平地震作用下的强烈反应。结构的布置、体型和抗震设防烈度与剪重比有直接的关系，为了使使水平地震作用的计算数值不会太小，剪重比能够符合规范的限值要求，在计算水平地震的作用力时，应该充分考虑高层建筑结构的安全性。
若要让抗震防线发挥会出实际作用，框架结构一定要满足了基本的规范。一定要保障框架在确保楼层的剪重比满足基本要求的同时作为第二道的抗震防线应该具有它的作用——抗侧能力满足基本要求。
4、剪力墙的布置原则
从事结构的设计师主要遵循的流程有：剪力墙的布置不仅能保证剪力墙的功能完整的发挥出来，还能满足设计过程中的基本条件，根据相关的经验判断剪力墙的相关尺寸，并用专业的软件进行常规的计算；根据建筑物的结构、使用者的需求以及承载力来设计；在计算出相关的数据之后，还要根据我国建筑的相关标准以及当地的实际情况查看数值是否符合要求。如果无法满足条件，要及时地修改，并制定出合适的优化方案。不仅要保证经济实惠，还要保证建筑物的美观，更要保证功能齐全。
为了使建筑楼层真正的起到抵抗水平荷载的作用，必须要保障框架结构与剪力墙相互配合工作。剪力墙主要承担水平抗侧力，框架结构主要负责承担竖向的荷载。若要让这两部分协调合作，发挥出各自的作用，就必须将两部分连接起来，进而合作发挥共同的抵抗效果。
只有实现剪力墙的最优平面布置，才能实现剪力墙的最优布置。设计的主要方向不应该忽略减少承重力的这一步，尽管剪力墙的平面布置比较简单。剪力墙应该对于不同的位置进行不同的设计布局，当平面出现凹凸不平的情况时，就应该在凸起的部位设计剪力墙，保持与建筑物周围的部位对称，且各片墙的刚度宜接近；建筑物过长则不适合在建筑物两端设置剪力墙，纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内，纵横向剪力墙宜组成L形、T形、[形等形式以增加抗侧刚度和抗扭能力。同时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的刚度接近，宜尽量减小结构的扭转变形。
5、提高剪力墙的抗震性能
5.1将剪力墙布置四周有梁柱的带边框墙。边框可阻止斜裂缝向相邻方向发展，还可在墙板破坏后作承重构件代替墙板承重且有一定延性。
5.2控制每肢墙的高宽比。必要时可设结构洞口或结构竖缝使之变成双肢墙或多肢墙，形成耗能机构。
5.3控制剪力墙的刚性连梁，使其跨高比宜接近5。
结语
通过以上阐述我们可以获知，为了让框架剪力墙的受力变形、结构刚度的程度产生有效的性能，就要保障框架剪力墙的结构布置合理，发挥其良好结构特点的优势。结构上部的自重以及减少工程的造价会在此理念的践行下减少，良好的经济指标会产生。我国的发展离不开建筑行业，在建筑行业中框架剪力墙的优化是一项非常主要的技术，如果这项技术能够搞好，我国的建筑事业将会向前迈进一大步，社会的经济水平也会得到提升。希望这篇文章能够给业内以参考。
参考文献
[1]杨洪艳.框架剪力墙结构的建筑施工技术研究[J].黑龙江科技信息.2016(10)
[2]张星亮,鄢洲.高层框架剪力墙结构设计实例探析[J].科技与企业.2013(14)
论文作者:唐晓伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/13
标签：结构论文; 剪力墙论文; 刚度论文; 荷载论文; 框架论文; 水平论文; 剪力论文; 《防护工程》2018年第7期论文;