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
建筑框剪结构是框架结构和剪力墙结构二者的结合，通过吸取各自优势，确保建筑平面布置具有较大使用空间的同时，又具有较好的抗侧力性能。建筑采用框剪结构时，可以单独设置剪力墙，同时可以利用管道井、楼梯间和电梯井等墙体，因此被广泛应用到各类房屋建筑中。
由于框架结构的变形属于剪切型，建筑上部层间的变形相对较小，而下部层间变形相对较大。而剪力墙结构变形属于弯曲型，下部的层间变形相对较小，上部层间变形相对较大。框剪结构融合了框剪结构和剪力墙结构的优点，通过协同工作变形，形成弯剪变形，从而是结构刚度得到提升。
从受力特点方面来看，由于同框架结构的侧向刚度相比，框剪结构中的剪力墙侧向刚度要大得多，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。在框架结构中，由于水平荷载作用下分配的楼层框剪结构具有延性好、布置灵活及剪力墙刚度大等诸多优点，同时在水平刚度较大的楼盖协同工作下，促使水平作用下层间的变形能够更加趋于均匀合理，并呈弯剪型位移曲线，比框架结构的侧移小，造成的非结构破坏较轻。框剪结构以剪力墙为主要的抗侧力构建，同时框架能够起到二级放线的作用，比起剪力墙结构来讲，具有布置灵活和延性好等特点，因此，在高层建筑结构中，框剪结构抗剪性能较好的建筑结构体系。
四.高层建筑框架剪力墙结构设计
1.剪力墙设计
框剪结构设计中，对于剪力墙要满足位移限值的要求，同时要能充分发挥框剪结构的抗侧作用，为实现结构经济合理、安全稳定，就需要确定合理的剪力墙数量。
（1）在框剪结构中，剪力墙是主要抗侧力构件。剪力墙的用量同框剪结构的平面布置息息相关，设计时要遵循“对称、周边、均匀、分散”基本布置原则。剪力墙要尽量设计为对称布置，以便减弱地震作用时对建筑结构的扭转效应；剪力墙要尽量沿着结构的周边布置，以便提高整体结构抗扭能力；同方向上的各片剪力墙要均匀布置在各个区段，不能集中布置某区段内，防止楼盖过大的水平变形以至于地震力在框架间的分配不均匀；要考虑到地震力的分散作用主要在基本相等的多片剪力墙上，布置剪力墙时要避免地震力集中导致主要剪力墙破损，其他框架或剪力墙因较弱而难以承受。
（2）剪力墙布置数量和建筑结构地震力大小具有直接关系。随着剪力墙刚度的增加，建筑结构总水平地震作用同时也加大；剪力墙结构刚度变大、数量增多及周期缩短，地震作用相应也越强。为了能够充分发挥框剪结构特性，在设计时其结构底部承担的地震弯矩值不应低于总地震弯矩值的一半。在结构底部剪力较小时，要适当增加剪力墙的用量，以此确保结构刚度安全。但是，剪力墙并非能够无限制增加，而要根据实际情况进行适当增加，以满足建筑结构要求，同时满足结构经济性指标。
2.结构抗震设计。
在高层建筑结构抗震设计过程中，由于框剪结构的使用高度、抗震等级和高宽比都是通过框架部分所承担的总倾覆力矩百分比来确定的，如果白百分比为100%或较为接近100%时，框剪结构的使用高度、抗震等级和高宽比都要同接近框架结构相关比值；相反，如果白百分比为0或较为接近0时，框剪结构的使用高度、抗震等级和高宽比都要同接近剪力墙相关比值。抗震结构设计中，要运用概念设计思想来采用相关措施，对部分薄弱环节进行加强处理。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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