高層框架剪力墻結構抗震設計的技術要點探討分析

宣立明

摘 要：在現(xiàn)代城市建設中高層建筑已經成為非常常見的標志性建筑物，相較于低層建筑，高層建筑的結構更加復雜，因此其各項功能及整體結構都需要經過科學合理的設計，尤其是現(xiàn)今高層建筑的整體高度過高，樓體的穩(wěn)定性需要得到良好的保證，其中框架剪力墻的設計關系著整個建筑的質量，尤其是其抗震設計是整個框剪結構中的重要部分。為此對于其設計及相關的技術要點必須要全面準確的掌握，以此來保證高層建筑后期的建設質量及其實際使用的安全性。

關鍵詞：高層建筑；框架剪力墻；設計；技術要點

目前在社會快速發(fā)展及物質水平逐漸提高的影響下人們對建筑的形態(tài)、功能等要求都有所提高，尤其是對質量及建筑的安全性能等方面的關注越來越多，為此在高層建筑的設計上相關設計人員必須要保證各項技術的科學應用，這樣才能使建筑結構的整體水平得到有效的提升。在框架剪力墻結構抗震設計中必須要掌握其結構的特點，在此基礎上分析框剪結構的受力特征，以此作為設計分析的基礎，并對抗震設計中的技術進行合理的應用，保證整體結構的穩(wěn)定性。

一、高層框架剪力墻結構的由來

在高層建筑中為了提高其結構整體的穩(wěn)定性將其框架結構及剪力墻兩個部分結合起來形成一個整體的結構，而框架剪力墻結構的應用通過對其進行調整使兩種結構的一體性及優(yōu)點都可以體現(xiàn)出來，因此框架剪力墻結構在高層中的應用具有較高的抗力性能，并且在其抗震設計中還可以抵擋地震所帶來的震動波，根據(jù)結構特點在發(fā)生地震時此結構可以承擔地震所帶來的大部分作用力，降低建筑因地震所受到的損害，具有較高的應用價值。

二、框—剪抗震設計技術

1、抗震技術

在框架剪力墻結構設計中最重要的部分就是對自然災害的抵抗作用，其中又以其結構的抗震性能為主，為此對于其設計中相關技術的使用需要著重注意，以下對其技術要點中的各項內容進行了多角度的全面分析。

（1）機構控制

框架—剪力墻的結構里面有一個正比列公式，那就是當剪力墻的數(shù)量增多的時候，剪力墻的體積就會增加，并且其剛度也會隨之加大。在設計中采用了機構控制來控制框—剪的剛度，從而改變其承載能力，這種方法其實很容易實現(xiàn)就是根據(jù)公式在結構中的特定位置設置相應數(shù)量的“塑性鉸”，這樣就可以實現(xiàn)對框—剪形態(tài)的控制，也能夠在發(fā)生地震的時候形成一個很好的耗能機構。

（2）斜截面的承載能力

在設計過程中，為了使建筑物承載重力的能力更加強，會在剪力墻的周圍都應用上梁柱結構，這樣剪力墻就形成了一個包圍圈。這樣可阻止斜向的裂縫不會向鄰近的結構擴展，也可以在剪力墻遭到破壞后代替承載。這里增加的邊框結構應具備斜截面的承載能力

（3）合理的肢墻面

將肢墻的面積變小，這種方法的思路是將肢墻的面積變小，利用結構形式使其形成多肢墻或者雙肢墻，可以控制裂縫。利用結構這種方式使其形成一個多肢墻。而且這樣的剪力墻可以降低剛度，可減少地震時所造成的破壞。

2、設計特點

（1）變形協(xié)調

因為框架和剪力墻這兩種抗側力結構是不同的，所以就必須考慮到當其受力時的特性和變形性質的情況，在這種情況下就要找一個平衡點來協(xié)調它們的變化使它們中和。在水平的荷載下，它們會一同工作同時抵抗水平荷載，而且樓層的增高水平位移的增長會越快，當樓板的水平剛度達到一定的界限時，兩者會慢慢調和關系溶解在一起，不會發(fā)生單獨變形的情況，而且在發(fā)生平移的過程中，二者的變形協(xié)調式一樣的，所以這時它們的整體結構就會出現(xiàn)變形的情況。在同一個個樓層里，樓層下部的剪力墻的位移式最小的，它可以拉著框架按照彎曲形曲線的改變而變形，剪力墻會承受大部分水平力。而樓層上部的剪力墻位移就是最大的了，剪力墻的位移越高越大，框架頂部就拉著剪力墻，按照剪切型曲線變形。

（2）受力狀態(tài)

框—剪在一個樓層中，由于其樓層頂部的框架的拉力和它的水平受力的方向是一樣的，所以框架頂部水平剪力是不斷增加的趨勢，而樓層下部和頂部就正好相反了，樓層下部因為兩面產生的壓力和水平的受力方向相反，使框架下部的水平剪力走不斷減少的趨勢。這樣原來屬于框架上水平的大下小，再加上連桿本身的受力原則上加，下減，最終就使得框架最后達到一個上下受力都均勻。在這樣的狀態(tài)下，樓層與其樓層外的產生的剪力就很小，但是由于框架為剪力墻承擔了一部分的力，所以框架頂部剪力就增大了，使得頂部框架的剪力相當大。

三、剪力墻的布置

剪力墻的布置主要采用的是分散原則，分散原則其實就是要求剪力墻的剛度小，墻的數(shù)目大，連續(xù)的尺寸呢也要短，抗側力的構件數(shù)量要多，其要保持分散，并且其彎度的剛度要合適。在剪力墻面積不發(fā)生改變的情況下，想要提高提高扭轉功能，剪力墻布置的位置就應設在每一個平面形的變化出，例如角落，拐角處，那些不規(guī)則的角，在一個建筑工程中用框—剪來加強這些薄弱的地方。

四、注意事項和解決方法

1、框架的設計

在抗震墻結構和部分框架抗震墻結構中，如果內布的縱面墻很長，且連梁的跨高比小，剛度大，那么這個墻的整體框架設計性就比較好，當發(fā)生地震的時候墻的剪切變形很大。這樣墻肢的可破壞就會比底部的高，因此可以把長墻分成幾段，使墻的高度是寬的2倍。所以在設計時應考慮軸壓比同時也應該在兩端設置邊緣約束來提高延性，盡量使其不發(fā)生剪切破壞。

2、抗震端的設計

在框—剪中設計抗震端的時候，抗震端和部分框肢墻的截面高度不要有很大的差距和變化。其中一、二級抗震端的底部應加強和如果底部有漏洞時，漏洞較大時，最好不要空開漏洞不管去布置剪力墻，應該考慮用強度等級高的混凝土進行修補。由此可以看出在一些抗震設計中必須考慮到混凝土的強度等級。

3、框支層的設計

框支層是框—剪抗震設計中最主要的一部分，當?shù)卣鸢l(fā)生的時候，抗震墻結構就會發(fā)生變形，而變形就是集中在框支層上的。這樣我們的框支層就必須設計牢固，要使其牢固一般的規(guī)定是框支層側面的剛度必須比頂層的剛度大50%。框支墻的地震剪力是由底部的剪力墻承擔，當?shù)撞繕前宓乃介g距不宜大于24m時可以保證其內部的剛度水平力的傳遞。所以在設計時對連梁彎矩進行適當?shù)恼{整，采用加厚局部墻的辦法保證節(jié)點區(qū)的約束。

五、結語

綜合上文所述內容可以看出在框架剪力墻結構抗震設計中最主要的就是找出高層建筑中的重點部分及其最易受影響的部分，并根據(jù)建筑特點來合理的進行設計，從而保證建筑的整體性能可以得到有效提高。為此在實際的框剪結構抗震設計中需要通過掌握其技術要點并對其進行科學的運用，從而使建筑設計更加符合現(xiàn)代建筑的使用要求，提高建筑的整體性能，對于其技術要點需要通過實踐來不斷的進行完善，從中吸取經驗，進而提高框剪結構的抗震水平。

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