甘常见
河北大成建筑设计咨询有限公司 河北石家庄 050000
摘要：在高层框架剪力墙结构中，剪力墙是主要的抗侧力构件，几乎承受80级地震作用。剪力墙的刚度将直接影响结构的安全性。在结构设计中，框架-剪力墙结构中剪力墙的数量不仅要满足强度条件，还要使结构具有一定的侧向刚度，以避免地震作用下的过度侧向变形。剪力墙结构太小，会导致结构过度变形，不能满足安全要求；过多的剪力墙减少了结构的自振周期，增加了地震效应。因此，确定剪力墙的数量是关系到结构安全和技术经济的最关键的问题。本文主要研究高层建筑框架剪力墙结构的设计问题，为我国高层建筑施工企业框架剪力墙结构设计的进一步发展提供参考。
关键词：高层建筑；框架剪力墙；结构设计
1框架剪力墙结构设计的论述
1.1框架剪力墙结构的概况
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。高层结构的建筑大量使用这种结构。剪力墙截面有以下特点：墙肢长度和其厚度比要远远大于；承载力和平面外刚度都比较小；自身平面的承载力和刚度都比较大。在剪力墙结构设计中，墙即要承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩，还要承受竖向压力。墙体在弯矩、剪力和轴力的共同作用下，它受到的水平作用的时候就像悬臂深梁嵌固在基础的底部。剪力墙在风荷载或者地震的作用下，一方面要满足其刚度要求，另一方面还要满足非弹性变形重复作用而出现的能量消耗、延性等要求，同时还要控制结构即使开裂也不会倒塌。剪力墙因为孔洞的问题受力状况和特点都会不同，其变形状态和内力分布都会发生变化。根据其开洞的情况可以分为实体墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙、壁式框架等。
1.2框架剪力墙结构设计受力特点
由梁柱线性杆件组成的框架其受力特点如竖向悬臂剪切梁，剪力墙是竖向悬臂弯曲结构。框架和剪力墙二者通过楼板连接在一起，在下部楼层，因为剪力墙位移小，剪力墙限制框架变形，因此使剪力墙承担了大部分剪力；这种情况在上部楼层则相反，剪力墙的位移越来越大，而框架的变形反而小。框架除承担水平力作用下的那部分剪力外，还要负担限制剪力墙变形的附加剪力，可以看出在这种结构中框架与剪力墙相互作用，共同工作的特点。从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，使框剪结构在水平力作用下所分配的楼层剪力体现出剪力墙分配到的剪力远大于框架的特点，这使得各层梁柱的弯矩比较接近，按框剪结构协同工作计算内力，有利于减小梁柱规格，便于施工。抗震设计时，两种结构形式共同工作可以形成有效的互补。
1.3框架剪力墙结构的水平作用效应问题
在高层建筑结构设计中，随着建筑物高度的增加，竖向荷载的作用逐渐退居次要地位，而水平荷载作用则上升为主要的控制地位。工程实践发现，框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力数值较大，水平位移值也较大。因此，在框剪结构设计中，竖向荷载作用下的水平作用效应也应予以综合考虑。应尽量减少竖向荷载的偏心作用对结构产生的不利影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于共同作用，框架的轴向变形引起的水平位移与剪力墙弯曲变形引起的水平位移不一致，使框架和剪力墙之间存在着相互作用的水平力，从受力的角度分析，若忽略了竖向荷载所引起的框架与剪力墙间的水平力变化，对剪力墙来说是偏于安全的，而对于框架来说是偏于不安全的。结构计算时，不同的加载模式对结构内力有一定的影响。因此，设计时应根据加载情况对构件截面及内力予以调整。
2高层框架剪力墙的结构设计
2.1科学计算框剪结构
在进行框剪结构设计计算时，在水平力的推动下，框结构的使用高度和设计方法要结合此高层建筑底层框架所承受的地震倾覆力矩和结构总地震倾覆力矩之间的的比值进行计算，计算模型和分析都要按实际情况输入、分析。剪力墙的布局要均匀，长度较长的剪力墙设置在洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，框架在地震中所承受的地震倾覆力矩≤10％﹙结构总地震倾覆力矩的10％﹚时，此时按剪力墙结构进行设计；当框架在地震中所承受的地震倾覆力矩在（10％-50％）之间时，就应该按框剪结构设计；当框架在地震中所承受的地震倾覆力矩在（50％-80％）之间时，也按框剪结构进行设计,但是需要注意的是此时框架的最大适用高度可以在框架结构中适度增加，抗震等级和轴压比限值和框架结构的规定一样。当框架在地震中所承受的地震倾覆力矩大于80％时，同样按框剪结构进行设计，其最大适用高度、框架部分的抗震等级、轴压比限值等，和框架承受的地震倾覆力矩在50％-80％之间时是一样的，但是像墙少的框剪结构，因为抗震性能不好，在实际高层建筑中很少采用。
2.2合理调整0.2V0系数
一般情况下，在框剪结构中，框架承受的剪力是很小的，而且在此机构中防线设计比较多。其中，剪力墙是第一道防线，在设防地震、罕见地震下框架受损要快，由于塑性内力重分布，框架部分按侧向刚度分配的剪力会比多遇地震下加大，为了保证作为第二道防线的框架具有一定的能力储备，规范要求人为的将计算出的柱子剪力放大。
2.3计剪力墙截面高度
剪力墙的的截面厚度要尽量减小，据了解，剪力墙越厚，框架的负担就越重，必须有相应的抗侧力刚度来承载它的重量。如果剪力墙部分的抗侧力刚度增加而框架部分的抗侧力刚度没有相应的增加，这时增加剪力墙增加的水平力只能由框架单独承受，这种结构影响工程的抗震能力。
2.4合理布置框架及剪力墙
在高层建筑中，框剪结构体系的抗震功能的发挥需要框架和剪力墙二者相互协调，才能发挥更好的作用，所以要做好框架与剪力墙的合理布局就显得非常重要。在设计框架及剪力墙时应满足以下条件：首先，应将其设计为双向抗力体系，其主体结构不适宜采用铰接方式，而是按照两主轴的方向布置剪力墙。其次，剪力墙应设计成周边有梁柱的带边框剪力墙，同时增大其刚度及抗扭能力。最后，剪力墙应贯穿建筑物全高，其厚度应逐渐减薄，以防剪力墙的结构发生突变性。
2.5框剪结构的连梁截面具有承载力
剪力墙作为抗震防线中的先锋，若果连梁跨高比太大，容易成为弱连梁，一旦发生地震，连梁端容易引起开裂现象，就会减弱其抗震性能。因此，在设计过程中应合理控制一、二级剪力墙的洞口连梁跨高度，应小于5,且梁截面高度应超过400mm，连梁设计不能用框架柱与剪力墙平面外相连的梁，并与剪力墙相交支座按铰接设计。跨高比小于5的连梁，其刚度折减系数不小于0.5。
3结束语
在高层框架剪力墙结构优化设计中，应分析框架剪力墙结构的水平效应和结构的力学特性，这是合理和准确的。确定剪力墙数量，提高结构设计的科学性和经济性。在混凝土结构设计中，需要确定合理的剪力墙刚度，这直接影响到结构的施工成本和安全性。
参考文献
[1]徐秀丽.混凝土框架结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2008（09）.
[2]曾亚平.剪力墙结构设计中常见问题探讨[J].企业技术开发（学术版），2009，（28）.
论文作者:甘常见
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/9
标签：剪力墙论文; 框架论文; 结构论文; 刚度论文; 剪力论文; 结构设计论文; 水平论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;