邢台市建筑设计研究院有限公司 河北省邢台市 054000
摘要：21世纪以来，随着经济社会的不断发展和进步，各行各业都得到了大发展，建筑行业就是其中的一个代表。住房建筑的面积持续在增加、设计水平持续提升、建筑框架设计的多样性等都一定程度上支持了现代建筑的发展，建筑领域中的相关人员对于框架结构的研究热情也越来越高，在高层住宅设计工作当中框架-剪力墙结构受到了人们广泛的关注，通过该结构构件的合理布置对实现整个建筑的结构设计合理性有着重要的保障。基于此，本文笔者根据多年工作经验对住宅框剪结构设计进行简要探讨。仅供业内同行参考。
关键词：住宅；框剪结构；结构设计
伴随着我国经济建设的快速发展，建筑行业的发展速度也在与日俱增。然而，在现实情况中，受内外部因素的共同影响，仍然有一部分的建筑框剪结构设计会出现各式各样的问题，且无论该问题大或小均会对住房的质量产生一定量的不利影响，容影响到居住人民的生命财产安全。由此可以看出，提高现代建筑施工的质量、规避建筑框剪结构设计存在的问题以及增强对建筑施工工作的重视程度是当务之急。因此，在现代建筑施工过程中需要落实好现代建筑中的框剪结构设计工作，从而为居住民众的生命及财产安全提供必要的保障。
一、工程案例
框架-剪力墙结构适用于小高层住宅，层数在15~20层。本工程为17层高层住宅，建筑高度 51.6m，为二类高层。该项目底层为架空层，其余为住宅，本次重点针对住宅部分进行分析。抗震设防烈度为6度，地震分组为一组，场地类别为Ⅱ类。主体结构，框架抗震等级为四级，剪力墙为三级。
二、框架与剪力墙设计原则及存在的问题
1.框架与剪力墙设计原则
针对案例当中的高层住宅小区的结构竖向构件进行分析，选用的类型为框架-剪力墙抗震体系，主要是因为框架-剪力墙结构可以为房屋提供较高的整体刚性程度并且有多道抗震防线。震害调查表明：框架-剪力墙结构中的剪力墙控制层间位移，较框架结构减小很多，降低了对框架的延性要求，同时也减小了顶层高振型的鞭梢效应。框架-剪力墙结构具有多道的抗震防线，首先发挥作用的是剪力墙，其侧向刚度贡献大，吸收绝大部分的地震力。在大震作用下，随着抗震刚度的退化，框架可以起到保护结构稳定及防止整体结构倒塌的作用，此时剪力墙已经开裂，但仍具有一定的耗能能力，且结构刚度退化也在一定程度上减小了地震作用，因此框架不需要承担过大的地震作用。
2.住宅建筑框剪结构设计存在的问题
住宅建筑框架-剪力墙结构存在的问题主要体现以下几个方面：①框架-剪力墙结构的设计缺乏人性化。现在的框架-剪力墙结构设计过度追求科技感，且拒绝使用性价比高以及因地制宜的建材，从而导致资金投入过多；②大量引入国外的先进科技，但无法做到与实际建筑情况进行有机结合。在设计居住框架-剪力墙时常常忽略当地的气候、土壤以及经济等要素及其自身的潜在影响，只顾选择昂贵的建材，追求奢侈；③由于对全面装修民用型建筑的推广力度还不够，引起乱堆乱放建筑垃圾的现象。另外，也使用了很多非环保的建筑材料，不仅不利于居民的健康，还也影响了建筑框架-剪力墙的使用寿命。
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三、结构的设计实践
通过对传统形势下高层住宅整体抗震能力的相关参数的分析和研究，在高层建筑的剪力墙结构设计工作当中，钢筋的实际使用数量对剪力墙的结构强度有着明显的影响。通常情况下（6 度区），在高层住宅上部结构当中结构的含钢量大部分在 45~65（kg/m3）之间，由该项数据分析可以看出，剪力墙结构在设计工作当中，很容易对整个工程结构的设计以及后续工程开展的经济成本产生严重的影响。因此，在保证整个建筑结构质量和稳定性的前提下，需要尽可能的降低墙体以及钢筋的使用量，提高整体经济效益。
1.加强结构周边，减弱结构中部
本工程中，由于住宅平面的凹凸，在平面凸出的部位及周边均匀布置剪力墙，并保证两个主轴方向数量基本相近，刚度相近，阳台和窗口之间通过梁体拉接，达到有效提高框架-剪力墙整体刚度的作用。经计算，两主轴方向的结构位移比比较小，说明周边的刚度相对中间部分大，结构较为合理。同时，在不影响建筑外立面的前提下，周边剪力墙数量多，还可以提高建筑外墙的防水性能。
2.减少复杂形状及转折
在对框架-剪力墙的设计过程中，必须要参照图纸和相应的国家规范来进行设计，并且还需要充分考虑到剪力墙在转折以及边缘部分所产生的结构应力的影响，将这方面的影响因素作为框架-剪力墙结构的设计参考依据。在布置剪力墙时，应考虑剪力墙转折及小墙垛对边缘构件的影响，减小暗柱的数量及避免设置不必要的大暗柱。因为墙体转折处必须设置暗柱，故减少剪力墙的连续转折对减小暗柱有极大的帮助。在构件的平面布置和建模中，要做到合理布置准确计算，有效结合工程具体的情况，可以与建筑专业协商，处理不规则的平面形状，尽量避免异形，合理布置剪力墙，避免一段墙肢出现多个转折，通过这种方式最大限度上降低剪力墙边缘构件钢筋的过度消耗。
3.墙柱轴压比控制
在重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力作用下，各剪力墙墙肢的轴压比宜基本接近并尽量靠近相应结构抗震轴压比限值，如此可以避免通过连梁或框架梁来调整各墙肢的轴向变形差，使梁配筋梁增大，甚至配筋困难，且减少剪力墙的布置量和结构自重，让每一道墙直接发挥其竖向承载的作用，避免梁构件出现塑性而使得竖向发生重分布从而影响结构安全。在一定条件下，墙肢的轴压比可以突破规范要求，但必须有有效的加强措施作为保证，比如在墙肢中加型钢等。框架柱部分的轴压比限值详见高层建筑混凝土结构技术规程表6.4.2 条，框架-剪力墙结构体系下由于框架柱是作为结构抗震的第二道防线，作用已不同于框架结构一样重要，因此，轴压比有所放松。在一定条件下，柱轴压比也可以突破规定，但有一定的限制。本工程墙柱的轴压比都控制在规范要求的范围内。
4.截面沿高度的变化
当建筑的底部墙柱数量设置过多，在减少建筑上半部分墙柱截面，剪力墙数量的过程当中，会因为墙柱的整体应力分布不平衡，造成整个建筑的稳定性和刚性程度下降，进而会直接影响到房屋的整体抗震能力。因此，在高层住宅设计时，截面尺寸应沿结构高度均匀变化，高层结构剪力墙不宜在底部为适应建筑净面积及竖向承重的要求布置大量200mm 的墙肢，在上部为控制成本减少剪力墙数量，此做法会加大层刚度的变化，对抗震不利，同时也不一定经济。应与建筑专业协商，尽量在结构底层合理设置墙肢厚度，此做法有利底部的墙肢稳定，同时柱墙的截面沿高度合理变化，与混凝土强度变化错开，避免再同一位置形成薄弱，有利于结构的安全稳定。
结束语
综上所述，本文通过对高层住宅框架-剪力墙结构的设计实践分析可以看出，框架-剪力墙结构体系是较为适宜的结构体系。柱墙合理的布置，对结构的安全性和经济性影响至关重要，结构设计应在重视概念设计的同时，对整个体系的承载力和性能有充分的了解，不能只依赖计算软件，而没有自己独立的思考。对结构进行合理的优化，不仅可以降低成本，更有利于结构的安全。
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论文作者:徐智
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/16
标签：结构论文; 剪力墙论文; 框架论文; 建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 住宅论文; 《建筑细部》2019年第14期论文;