摘 要:经济快速发展的同时，推动建筑行业迅速发展。建筑规模逐渐扩大，建设楼层高度越来越高。框架剪力墙结构由于具有较大的延性和耗能能力，在一定程度上能够适应地震对结构产生的强迫变形，因此在高层建筑中被广泛应用。本文结合工程实例，对高层建筑框架剪力墙结构设计进行简单探讨。
关键词：高层建筑；建筑结构；框架剪力墙结构；结构设计
一．引言
剪力墙结构主要包括连梁和墙肢两种结构，具有整体性能耗、刚度大、抵抗水平力强及承载能力强等优点，被广泛应用在高层建筑结构设计中。本工程就是应用剪力墙结构的典型案例。高层建筑楼层层数为19层，包含地下室1层，地上部分18层，建筑总高度为58米，主要采用剪力墙结构。
二．工程概况
某工程总建筑面积为102972.32㎡，总用地面积为16201.5㎡，地上建筑面积为81003.52㎡，地下建筑面积为64802.02㎡。该工程包括地上部分32层建筑2栋，12层建筑1栋。建筑抗震设防烈度为7度，三栋建筑均在地下一层和二层设置地下车库和设备用房。考虑到建筑抗震及结构安全因素，拟定采用框架剪力墙结构。
三.框架剪力墙结构特征
框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。
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，在水平荷载作用的一般情况下，约80%以上都用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构，兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点，二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作，在水平作用下呈弯剪型位移曲线，层间变形趋于均匀，比纯框架结构侧移小，非结构性破坏轻，其中剪力墙为主要抗侧力构件，框架起到二级防线作用，比剪力墙体系延性好，布置灵活。因此，框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。
四.高层建筑框架剪力墙结构设计
1.剪力墙设计
在设计中既要满足位移限值的要求，又要充分发挥框剪结构中各抗侧力构件的作用，做到安全、经济合理是设计的根本目的。要做到这一点就要确定剪力墙的合理数量。
（1）剪力墙是框剪结构中的主要抗侧力构件，因此剪力墙的用量与框剪结构的平面布置有关，一般应按“分散、均匀、周边、对称”的原则布置。分散即是剪力墙的布置应考虑地震力分散作用于大致相等的多片剪力墙上，以免地震力集中造成主要剪力墙破坏，而其余剪力墙和框架因较弱而难以承受。均匀是指同方向的各片剪力墙应比较均匀地布置在建筑平面的各个区段，而不是集中于某一区段内，每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40％，以防止因楼盖过大的水平变形导致地震力在各框架间的不均匀分配；对称是指剪力墙尽量对称布置以减弱地震时结构的扭转效应；周边是指剪力墙应尽量沿结构周边布置而提高结构整体抗扭能力，因此时获得结构抗力的最大水平力臂。
（2）剪力墙用量与结构地震力大小直接相关。结构总水平地震作用随剪力墙刚度的增加而加大。随着剪力墙的增多、结构刚度变大、周期缩短，相应的地震作用就会越强。为能充分发挥框架一剪力墙体系的结构特性，剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩值应不少于总地震弯矩值的50%。当结构底部剪力过小宜适当增加剪力墙用量来提高结构刚度保证安全，一般来讲多设剪力墙对抗震是有利的——“墙越多震害越轻”是指剪力墙越多结构刚度越大，但墙越多吸收的地震能量也越多，所以剪力墙不能无限制增加，需根据实际情况适当增加以满足底部一般剪力要求。当地震力过大宜适当减少剪力墙用量以求合适的经济技术指标。
（3）剪力墙数量的设置还应考虑抗震设防烈度、近场远场的影响、场地土、结构侧移限值等方面的因素。在满足规范规定的位移限值条件下，剪力墙数量应尽量减少，并能充分发挥框架承担0．2V。楼层总剪力的作用，这样结构的地震反应相对小，且做到经济合理。
2.结构抗震设计。
在抗震设计中，框剪结构的抗震等级、使用高度和高宽比是通过框架部分承担的总倾覆力矩的百分比而定，若框架部分承担的百分比接近与100%时，框剪结构的抗震等级、使用高度和高宽比取接近框架结构的抗震等级、适用高度和高宽比；若框架部分承担的百分比接近于0时，框剪结构的抗震等级、使用高度和高宽比取接近剪力墙结构的抗震等级、适用高度和高宽比。在设计中要运用概念设计的思想来采取措施，对一些薄弱环节进行加强。由于剪力墙抗侧力的主要构件，承担较大的水平剪力，因此要满足剪力墙设计的最基本构造要求，使剪力墙具有最低限度的强度和延性保证。宜根据地下室结构刚度的情况来确定嵌固层的位置，同时应注意的是地下一层与首层的刚度差别，有时明显、有时不明显，故不能简单地将正负零选定为上部结构的嵌固位置。在嵌固位置其楼板也有足够的刚度，且应适当的加大楼板厚度。
3.设计注意事项。
普通高层框剪结构中，一般取3个振型组合就可以基本满足精度的要求。对于沿刚度分布和高度质量不均匀时，取6个振型也就足够了。对于控制连梁端部的剪应力则应≤0.15 σ，以保证连梁能够有足够的截面以及抗剪能力；此外，连梁剪跨比要≥1.0，而当剪跨比较小的时侯，可以用水平缝把连梁分为两根高相等的连梁；并按照梁端的实际抗弯配筋量以及钢筋的超强效应条件，来让连梁的受剪承载力大于其受弯承载力。在框架梁、柱箍筋满足计算和构造要求的情况下，应考虑填充墙刚度对框架的影响，同时应调整梁和箍筋的配筋。一般在框剪结构设计中，应优先采用轻质的材料作为围护结构、隔墙墙体材料。
五．结束语
高层建筑框架剪力墙结构在高层建筑工程中应用较多，在进行建筑结构设计时，要考虑各种不同类型剪力墙的受力特点，结合工程实际需要，采用合理的结构形式，确保建筑安全稳定。
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