摘要：本章内容是围绕着多个工程的高层框支剪力墙结构设计实例及设计经验展开论述，重点分析高层框支剪力墙结构建筑工程抗震性能设计和技术应用。以加深人们对高层框支剪力墙结构设计的了解。
关键词：框支剪力墙；侧向刚度；结构；抗震
前言
随着社会发展，人们对住宅建筑的需求不仅仅局限在使用功能方面，对美观方面也有较高要求，所以，较多的住宅建筑在设计时，会将建筑底下部分设计成空间较大的架空层、大堂等。由于大空间建筑底层，为满足使用功能，这种建筑需采用剪力墙结构来满足要求。剪力墙结构的建筑体系，也随着人们对住宅需求的不断提高，在不断发展、创新，渐渐的占据大部分高层住宅建筑的结构体系。但是，剪力墙结构存在利弊关系，剪力墙在建筑使用中，部分墙体与地面不连接，墙与柱连接面的突变会导致传力不规则、应力集中，会导致出现薄弱面，对结构整体性能存在影响，从而不利于抗震性能。所以，建筑设计过程中，设计师需有较高的专业水平和设计经验，对结构转换进行合理的处理，在抗震性能设计中有良好的概念。对薄弱面的抗震性和延性采取有效方法来提高抗震能力。
1工程概况
某小区高层建筑工程中有8栋商住综合楼，其中1号楼楼层是36层，其他楼层均是28层，2层地下室，用于车库、设备间，1号楼第一层层高为6m；标准层层高3m；最高总层高为111m。本工程设计使用年限为50年，设计安全等级为2级，建筑类别为丙类建筑，抗震设防烈度为7级，基本地震加速度为0.1g，建筑场地类别为Ⅰ类，设计地震分组为第一组，基本风压为0.38KN/m ²，地面粗糙度为B类。地基基础设计等级为甲级。本工程结构设计中在第二层设置转换层，结构为梁板式，在部分位置设置落地式剪力墙，其余部分设置框支柱式剪力墙。
2结构设计及构造措施
本工程中，落地式剪力墙的布置和框支式剪力墙是设计的主要控制点。现今，发生过很多起地震，地震对建筑的破坏形式很多，也有部分建筑在地震中破坏程度相对较小，从中得出经验，底层薄弱是影响抗震能力的主要原因。所以，在设计过程中，根据技术规范标准，在布置剪力墙时需注意，在满足建筑承载力要求的情况下，需满足主要承力结构构件有充足的承载能力及刚度；在架空层中，应注意结构刚度相差不能过于悬殊。剪力墙对底层整体受力而言，布置需满足受力对称、均匀等，传力路径简捷明了。在分析了各种的因素后，该工程剪力墙布置时，尽可能满足底层与上层结构的剪力墙对齐，让剪力墙与梁体重合，使荷载及弯矩能更好的从柱传递到基础上，使竖向承载力满足要求。对于落地式剪力墙布置，应主要布置在自重较大的区域和管道、特殊功能区位置，如：电梯、楼梯等。总结更方面知识和经验，在底层布置剪力墙应不影响其使用功能，且应最大程度的满足承载能力要求。
2.1抗震等级划分
确定抗震等级后，在底部架空层布置剪力墙时，应相应提高剪力墙抗震等级，提高后的抗震等级需相应高于现执行的抗震设计规范。而非底部架空层剪力墙布置，按一般的抗震等级选取。该工程的抗震设防为7度，架空层剪力墙和架空层以上剪力墙抗震等级按一级，地下室剪力墙按特一级设置。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中第4.8.1条的规定，该工程建筑类别为丙类，抗震设防烈度应满足要求。当建筑场地类别为Ⅰ，抗震设防烈度较小时，可以采取抗震构造措施，适当的降低该地区的抗震设防烈度等级。
2.2架空层结构的转换
为了满足抗震要求，架空层与上部结构可以采用转换结构，转换的方法有：增加板厚、增大梁尺寸、使用大型桁架等结构类型。在大多数工程中，以梁为转换结构的比较普遍，它有着设计、施工简单，受力均匀等特点，在架空层剪力墙中普遍使用，该工程，综合各方面因素，较适合使用大型梁转换结构，梁与上下剪力墙衔接，梁把力传递给框支柱。
在工程中，受地形环境等因素影响，地下室往往会有一个侧面或者多个侧面高于现场地面，在考虑建筑计算高度时，不能忽略这细小的高差。为了满足安全需要，建设计算高度应从最底层地下室地面算起。考虑到该工程底层设置架空层，抗震要求高，应采用承载能力、刚度、延性都较好的结构型式。所以，该工程底部架空层框支结构设计为型钢混凝土结构，该结构具有良好的承载能力、刚度以及稳定性，具有抗变形、节能的优点，对于层间衔接过程中产生的上下层之间刚度突变、位移变化所采取的有效措施。因此，在该工程设计中，架空层底部框支结构采用型钢混凝土是设计关键点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在设置型钢混凝土框支架，需考虑钢架的型号，对于底部架空层框支架结构，受力柱考虑各方面受力，使用实腹型十字钢，框支梁着重考虑抗弯能力，使用实腹型工字钢。在设计架空层下部结构时，采用增加落地剪力墙厚度和提高框支架混凝土强度，在该层增加两面对称的剪力墙等措施，来满足结构的承载能力和抗侧刚度。
架空层剪力墙截面尺寸的确定：不仅需要满足承载能力，还应根据规范规定，计算混凝土变形模量和剪切刚度比（γ=（G2•A2/G1•A1）×（h1/h2））。通过计算得出剪切刚度比，来确定剪力墙尺寸。经计算，该工程架空层剪力墙满足要求的厚度为550mm。
2.3标准层的结构布置
在布置标准层结构时，需考虑结构变形产生扭转力作用，在结构布置时，尽可能把层间墙柱受力中心布置在同一轴线上，剪力墙布置需对称，均匀。当存在平面布置不对称，结构自重差异较大时，应在凸出部位附近布置剪力墙，对角剪力墙刚度应相应提高。因楼梯及电梯部位自重较大，需布置筒式剪力墙，增强抗变形能力。为了使剪力墙的横轴与纵轴刚度相近，在布置交叉剪力墙时，应尽量布置成对称型，如“T”型等形状。在标准层层间转换时，转换梁体及墙体不宜采用次梁衔接，应直接布置在柱和主梁上。为提高抗震性能，标准层结构强度、尺寸应从上到下逐渐增大。
标准层的剪力墙时常会因为使用功能，对剪切墙进行开窗，为增加剪力墙整体性，在相对薄弱处设置梁体或者增加梁体尺寸和增加配筋率。
3结构计算和处理分析
在工程结构计算中，该工程采用了PKPM与SATWE软件计算分析。两个软件计算结果差别不大，部分柱、板配筋有较大差异。因SATWE软件整体模型和实际状况更加相近，所以采用SATWE计算结构为设计依据。
3.1振型及周期
在该计算过程中，采用24个振型数，计算结果显示振型数足够。
在许多的工程实例中，正常情况之下剪力墙结构的第一自振周期范围为：（0.079~0.121）与建筑层数的乘积，该工程最大第一自振周期允许范围为（2.844~4.356）。经计算得出该工程最大第一自振周期T1=2.853，在允许范围内。
按照板的刚性拟定进行结构计算时，该工程的扭转自振周期与平动自振周期比值不宜大于0.85。该工程最大扭转自振周期与最大平动自振周期比值为0.756，小于规范限值，结构刚度满足规范要求。
该工程在考虑偏心地震作用时，最大楼层的竖向变形值与平均竖向变形值比值为1.23倍，超过允许范围，但是较大的变形值都位于裙楼部分，由于裙楼侧向刚度较大，平面面积也相对较大，容易造成较大扭转不规则，而且高层楼处变形值较小，比值为1.18倍（小于规范范围1.2倍），所以，对于整体结构变形影响较小。
3.2刚度比
该工程在采用剪切刚度计算后得出，架空层与上层间转换刚度比值为：横轴γ=1.191，纵轴γ=1.179，得出刚度比值较小，满足架空层与上层间之间侧向力传递要求。
3.3动力分析
以SATWE对该工程的动力分析与振型法结合对比后，得出存在小部分薄弱层，对薄弱层进行材料加强措施，其余楼层配筋、结构匀满足要求。
4结束语
在设计高层建筑中，对于框支剪力墙的衔接是结构关键，在层间转换结构设计时，需多着重考虑，控制好上下层衔接处的刚度比，深入了解刚度差异对结构的影响，设置合理、高效构件。结构的薄弱部分应采取相应措施给与补强。积极使用承载能力及延性、抗变形能力、高效、节能好的结构。在设计过程中，做到有概念，多分析。
参考文献：
[1]李金根，陈瑞清.实例分析高层建筑剪力墙结构优化设计[J].江西建材，2017（07）：23+27.
[2]黄增文.高层建筑框支剪力墙结构设计实例[J].福建建材，2013（08）：44-45+47.
[3]颜朝晖.高层建筑中框支剪力墙结构的设计与分析[J].山西建筑，2013，39（19）：29-31.
论文作者:林育全
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/17
标签：结构论文; 剪力墙论文; 刚度论文; 工程论文; 建筑论文; 架空层论文; 能力论文; 《基层建设》2018年第23期论文;