框架剪力墙结构在高烈度区抗震性能分析

【摘 要】框架剪力墙结构也称框剪结构，在高烈度区要格外注意抗震性能的分析。本文首先简单介绍框架剪力墙结构的特点和发展现状，然后详细介绍框架剪力墙结构抗震性能的影响因素，并分析在高烈度区提高其抗震性能的有效措施，最后对全文总结说明框架剪力墙结构在高烈度区提高抗震性能的必要性。

【关键词】框架剪力墙；高烈度区；抗震性能；影响因素；有效措施

1、前言

抗震设计的安全可靠与经济合理，应充分考虑多方面因素及各种不同情况，在计算和构造上应区别对待，对于不同的结构体系，应有不同的抗震要求。水平地震作用下框架结构将发生侧向变形，会导致结构整体在地震过程中产生整体的扭转，发生复合破坏，框架结构对抗震来说并不理想，框架剪力墙结构在抗震性能上有明显的提高，成为高层建筑的首选结构形式，但是在高烈度区框架剪力墙的抗震性能还是需要仔细考虑，并采取有效地措施，防治地震对建筑结构造成不可逆转的危害。

2、影响框架剪力墙结构抗震性能的因素

2.1 框架剪力墙结构的延性

延性是指从屈服开始至达到最大的承载能力后，承载力没有发生显著下降变化的变形能力，主要反映结构后期变形能力。在工程结构抗震设计中，不仅要满足承载力要求和延性要求，满足抗震设计方面的要求。抗震性主要取决于结构所能吸收的地震能量，由承载力和变形能力共同决定的，一味的追求结构的强度并不可取，结构的延性也非常的重要。结构的延性对结构的抗震具有十分重要的作用，合理的设计结构的延性之后，采用结构抗震系统的一系列措施保证结构的抗震承载力。

2.2 框架剪力墙结构的刚度

抵抗弹性变形的能力称为刚度，在结构抗震中起十分重要的作用，可以通过选取不同的结构形式来控制建筑物刚度的大小。框架结构的刚度比框架剪力墙结构的刚度要小，更容易产生较大的变形。框架剪力墙结构的刚度影响结构本身的自振周期，动力性能也会随着振动周期的改变而改变，避免动力性能相近是为了避免共振的产生。共振对结构的危害形式是致命的，可以导致一项优秀的工程毁于一旦，给工程带来极大的损失，因此必须避免共振的发生，这就需要通过调整结构质量和刚度来进行了。

2.3 地震作用过程中的鞭梢效应

鞭梢效应根据结构力学中对简单框架结构的主振型分析，建筑结构中这种因顶部质量和刚度的突然地减小，在震动中引起的巨大反响的现象称为鞭梢效应。

鞭梢效应引起的结果在地震的作用下，形成较大的速度，产生较大的位移，建筑物就是整个大地的突出物塔楼产生剧烈的反应，从而产生巨大的位移，超出结构材料的极限拉压应变，造成结构破坏。

3、框架剪力墙结构在高烈度区的减震措施

3.1 增大横纵向抗震墙的厚度

在高烈度区建设框架剪力墙结构，要更加关注结构的抗震性能分析，并采取合理有效的减震措施，其中比较简单可行的措施就是增大横纵向抗震墙的厚度，这样做的作用在于提高结构的抗侧刚度，通过上述分析可知抗震墙刚度是影响抗震性能的主要因素。在地震高烈度区，地震作用较大，若采用传统加强竖向结构、加大构件断面、加强配筋和增加材料强度等途径提高结构抗震能力，抗震结构的造价将大大提高。所以，可以通过采用加设横纵向抗震墙厚度来进行减震，让地震力主要由抗震墙吸收，从而达到减小梁、柱截面尺寸，提高使用效率，降低成本，还可以有效地满足减震的效果。

3.2 结构中增设耗能支撑，

通过在结构中增设耗能支撑也可以加强结构的抗震性能，特别是在楼层的支撑效果更加明显，提高局部楼层的附加阻尼可以降低位移。耗能器相对速度或相对位移产生滞回变形耗能，从而衰减结构的地震反应，确保结构在强震中的安全。通过这种“柔性消能”的途径以减少结构地震反应，可以减少抗侧力构件的设置，减小构造断面，结构的抗震性能也同时提高。对于高烈度地区，相对采用传统抗震结构体系，耗能减震结构体系是更为经济合理的解决方案。

3.3 结构中采用型钢混凝土柱

在高烈度区的框架剪力墙结构中采用型钢混凝土柱的方法，可以加强截面提高结构的刚度和强度，同时采用型钢混凝土柱的方法使结构达到抗震要求，但增加了建筑费用。因此单靠提高结构的刚度和强度来提高结构的承载力是很不经济的。结构耗能减震技术是一种积极的、主动的抗震对策，不仅改变了结构抗震设计的传统概念、方法和手段，而且使得结构的抗震能力大幅度提高。阻尼器通过提供结构附加阻尼同时改变结构的动力特性，耗散地震所传给结构的能量；防屈曲支撑通过提供刚度来减小结构位移，在一定强度的地震作用下防屈曲支撑进入耗能阶段，从而减小结构地震反应。

3.4 混合抗震设计方法

框架剪力墙结构在高烈度区的减震措施，还包括混合抗震方法，也就是同时从多个角度进行减震处理，达到减震的最终目的。由于高烈度区水平和竖向地震作用强烈，与常规的抗震设计方法相比，在高烈度区采用混合隔震技术能够起到较好的隔震和耗能效果。混合基础隔震是指在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震支座和阻尼器，以达到降低结构在地震作用下振动反应的目的。目前，混合隔震技术在建筑结构领域得到广泛应用并取得良好效果。

4、总结

综上所述，框架剪力墙结构在高烈度区的抗震性能研究至关重要，目前对建筑物的抗震设计水平还停留在一个初步的阶段，尚无法做出精确的计算。一般来说，从详细设计阶段考虑多建议采用完整的空间模型进行结构分析，采用便捷和具有足够安全性的设计方式，依靠构件本身的强度、刚度、延性和耗能能力来抵御地震作用，改善现有的结构抗震设计理论与方法，研究更加安全、经济、可靠的结构抗震新体系，己成为工程结构抗震领域的重要课题，对有效减轻地震灾害具有非常重要的现实意义。

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