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【摘 要】框架剪力墙结构，具有广泛的适用性和良好的抗震性能，因此被广泛应用，尤其是在中高层建筑中。本文就框架剪力墙结构的受力特点，探讨框架剪力墙结构的设计原则和具体的设计措施。
【关键词】框架；剪力墙；结构设计
框架剪力墙结构是由两个不同的系统结构所组成，即框架结构和剪力墙结构。在框架剪力墙结构中，由于剪力墙的抗侧刚度比框架的抗侧刚度要大的多，因此剪力墙成为了主要的抗侧构件，一般情况下，剪力墙承担了80%左右的水平地震和风荷载作用，剪力墙抗侧刚度的大小，直接决定了结构的安全性。框架剪力墙结构，利用框架和剪力墙的协同作用，既有较好的抗侧力，同时也利用了框架结构较大空间的优越性。正是由于有多种优点，因此在中高层建筑中得到了广泛的应用。
一、框架剪力墙结构特点
1、框架剪力墙的抗侧力
框架剪力墙结构并不是单一的结构形式，而是由框架和剪力墙两个不同的系统结构所组成的一种双重结构体系。在同一结构单元中，框架结构和剪力墙结构，是通过水平面内刚度无限大的楼板连接在一起的。从框架剪力墙的抗侧力来看，在不同的水平力作用下，框架结构所受到的作用力较大。如果是单一的框架结构，在受到抗侧力时，会产生变形，形成类似于剪切形，并且各个框架的变形结构也比较相像。而在单一的剪力墙结构中，如果受到水平作用力的影响，剪力墙结构将会也同样会发生变形，并且会呈现弯曲形态，楼层越高，水平位移增长越快。在框架剪力墙结构中，两者连接在一起，因此受到水平力作用时，两者不能自由变形，而是通过协同作用，共同承担水平荷载，两者变形一致，发生的位移相等。框架剪力墙结构中，在下部楼层，由于剪力墙发生的位移较小，其被框架向前推，因此其承担了更多的剪力；而在上部楼层，剪力墙发生的位移较大，其被框架向后拉，因此框架承担了更多的剪力。
2、框架剪力墙的抗震性能
在建筑设计，尤其是高层建筑的结构设计中，一般都遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则进行，即在发生小震级地震时，建筑能够正常使用，没有破坏其功能，在发生中级地震时，建筑能够通过修理，而恢复正常使用，而在发生大型地震时，要保证建筑不倒塌。在单一的框架结构中，由于其只能在自身平面内抵抗侧向力，因此出于抗震考虑，其梁柱不可使用铰接，而必须采用刚接，使梁端能传递弯矩。在单一的剪力墙结构中，其有较大的承载力和刚度，因此在抗震设计中，沿高度方向，剪力墙应连续布置，避免刚度突变。在框架剪力墙结构中，当受到地震力作用时，往往是剪力墙的连梁首先屈服，进而降低剪力墙的刚度，由剪力墙承担的部分剪力将转移到框架，如果框架具有足够的承载力和延性抵抗地震的作用，那么将能够充分发挥双重抗侧力结构的优势，避免在强地震下遭到破坏。
二、框架剪力墙结构的设计优化原则
1、剪力墙应对称布置
在框架剪力墙结构的设计中，在满足建筑功能要求的基础上，对于结构内的剪力墙应对称布置。由于剪力墙抗侧刚度大，对框架剪力墙结构而言，剪力墙承担了80%左右的水平地震和风荷载作用，因此剪力墙的布置对于建筑整体平面刚度具有重要影响。而通过将剪力墙对称布置，可促使水平力从剪力墙刚度的合力点穿过，增加抵抗扭转的内力臂，从而能够减少水平力对建筑所造成的扭转影响，否则要在框架剪力墙结构设计中，考虑扭转对建筑结构抗震性能所造成的不利影响，这将会在设计中增加剪力墙的布置数量。
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2、剪力墙应分散布置
对于框架剪力墙结构而言，剪力墙结构不能布置在建筑的中部区域，如果集中在中部区域，虽然整体结构在两个主轴方向上的抗侧刚度符合要求，并且刚度也较为接近，但这样的布置方式将会使建筑中部区域刚度过大，而外部区域抗侧刚度过小，这会导致结构扭转刚度过小，容易产生扭转变形，结构不够稳定，不能应用于高层建筑中，并且也要求建筑是规则的。而在框架剪力墙结构中，将剪力墙分散布置，保证剪力墙片数，确保每片剪力墙刚度都不要过大，连续尺寸不要太长，增加抗侧力构件数量，这样在建筑的使用过程中，不会因为单个剪力墙的破坏而影响整体抗侧力，也不会使受力过于集中在单个剪力墙。
3、剪力墙应沿全高设置
框架剪力墙结构中，剪力墙应沿高度方向连续布置，避免中途截断，造成刚度突变，从而保证抗震要求。在具体的布置上，剪力墙要落地，沿两个主轴方向组合形成L形或T形，或形成封闭的筒形，以提高结构刚度。并且在布置中，要控制剪力墙的长度，因为过长的剪力墙在遭遇外力作用时，中央部分的钢筋尚未达到屈服程度时，墙顶部的钢筋就因变形程度过大，而拉断。一般情况下剪力墙长度不宜超过8m，如果超过8m，则应该在结构中利用洞口，将剪力墙分割成两部分，当建筑功能中不需要有洞口时，可使用轻质材料进行填充。
三、框架剪力墙结构的设计
1、计算中的注意事项
在框架剪力墙结构的设计中，要计算框架的剪切刚度和剪力墙的抗弯刚度，以便合理的进行结构设计。在计算框架的剪切刚度时，如果建筑物的高度低于50m或高宽比小于4时，仅需考虑框架中梁、柱弯曲变形所造成的水平位移，否则应将柱的轴向变形所造成的框架位移考虑到其中。而在计算剪力墙的抗弯刚度时，要分别计算各平面剪力墙的抗弯刚度，而整个结构中剪力墙的抗弯刚度，即为结构内所有剪力墙的抗弯刚度之和。当剪力墙的抗弯刚度不符合框架剪力墙结构的设计标准时，结构设计者可通过提高混凝土强度等级、增大单肢剪力墙的厚度和长度、增加剪力墙的肢数等手段来进行调整。
2、合理确定剪力墙数量
框架剪力墙结构设计时，对于剪力墙的数量，应根据建筑的许可位移来确定，一般而言，如果要求较高，框架剪力墙结构中，顶点位移与高之比不应超过1/850，要求一般时，顶点位移与高之比不应超过1/850。在满足建筑顶点许可位移的条件下，来合理增减剪力墙，以达到保障结构安全与控制造价的目的。其次，可通过结构自振周期来检验剪力墙数量是否合理，从抗震性能角度来分析，剪力墙结构刚度小，地震作用小，能较为宽松的就满足位移限制，但这种结构设计在实际的建筑设计中却并不一定合理，因为这可能导致建筑结构的自振周期处于不合理的范围内，一般T =（0.0 9一0.1 2）N，其中T表示结构的自振周期，而N表示楼层数。
3、提高连梁截面的承载力
在框架剪力墙结构体系中，剪力墙是抗震设防的第一道防线，框架更主要的是承受垂直力，而对于两片单肢剪力墙间的连梁而言，其受力是十分复杂的。如果连梁是用来连接抗弯刚度很大的剪力墙时，其在水平力作用下将形成比较明显的弯矩和剪力，在框架剪力墙结构设计中，常通过改变连梁高度尺寸，来降低墙肢刚度，达到调整连梁受力，保障结构安全的目的，一般一、二级剪力墙的洞口连梁跨高比最好不大于5，且梁截面高度宜高于400mm。在这种情况下，连梁就不应该作为支撑主梁，可以避免地震中，连梁受到破坏，而造成结构竖向承载力下降。
四、结语
框架剪力墙结构，由于在受力特点上兼具框架结构和剪力墙结构的特点，通过协调两者，能够提高结构的稳定性。在进行结构设计的过程中，应仔细计算框架的剪切刚度和剪力墙的抗弯刚度，合理确定剪力墙数量，同时提高连梁截面的承载力，不断增加结构稳定性，保证建筑安全。
参考文献：
[1]梁晓斌.浅谈高层建筑框架剪力墙结构设计[J]城市建设理论研究（电子版），2013（18）
[2]马艳洁.高层建筑框架-剪力墙结构设计研究[J]河南科技，2014（06）
作者简介：陈洁（1985.06-），女（壮族），广西崇左人，助理工程师，大学本科，从事结构设计工作。
论文作者:陈洁
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第8期
论文发表时间:2016/8/25
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 框架论文; 位移论文; 结构设计论文; 建筑论文; 《低碳地产》2015年第8期论文;