高层建筑框剪结构抗震设计探讨

摘要：经济的快速增长城市化进程的推进促使建筑行业迎来了发展的良机，随着建筑工程数量和规模不断的扩大，为了更好的利用空间建筑物的高度也是不断的升高，在高层建筑中最常用的结构就是框架抗剪力墙结构，其特点是承载能力强、刚度也比较大、空间宽阔等特点，本文就简单介绍一下高层建筑框架剪力结构在抗震方面的设计。

关键词：高层建筑；框架剪力结构；抗震设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

高层建筑的结构体系会随着经济的发展和社会的进步不断的前进，框架建立结构的抗震设计越发受到人们的关注，尤其是地处地震带区域的民众。随着建筑工程技术的不断成熟，各种施工机械、工程材料的发展和应用使得建筑工程的稳定性大补提高，但是对于无法抗拒的自然力我们需要通过加强建筑结构的设计来提升其安全性。

一、高层建筑抗剪力墙概念

框架剪力结构是在高程建筑施工过程中使用钢筋混凝土来替代框架结构中的柱体，从而可以承受住横向和纵向的建筑结构压力和支撑力，它的优点是在遭受外力时能够稳固建筑结构的水平作用。在我国相关部门颁发的《建筑抗震设计规范》中明确规定框架剪力结构的截面积要大于其厚度的8倍以上，，所以但从尺寸上分析就可以看出墙身的平面内抗侧刚度较大，平面外侧的刚度却相对较小，因此在施工过程中要充分利用其特点均匀的承受两个方向的水平和扭转作用。

框架剪力墙在抗震设计中的应用目的主要是振幅较小的情况下，整个剪力结构均处于弹性工作的状态；在中强度的震动作用下，能够允许墙体发生塑性变化，但是必须能够承受纵向的承载作用和横向的延展性作用；若在强震的作用下要保证结构体不会发生倒塌等情况。

二、框架剪力墙抗力特性

1、框架和剪力墙的受力特征

建筑的框架结构的受力特点非常的复杂，上层的重力载荷基本都会被楼板所承受，然后再将载荷分配给主梁、次梁、柱体基础框架以及最底层的地基，由此可以看出整个在和的承受结构大补分就是柱体和梁，虽然在承受纵向载荷时非常有利，但是横向载荷的承受能力不足，因此在建筑施工过程中对于建筑的高度有较高的限制；剪力墙是钢筋混凝土墙体，其主要特点就是抗剪力非常强，在框架剪力结构中框架、剪力协同受力，剪力墙主要承受的水平方面的载荷力，而框架结构主要承受的竖向的载荷力，通过这样的设计可以缩减柱体的横截面积。

2、框架剪力墙的受力特征

在框架剪力墙结构中，能够综合二者之间的优点从而可以应用到平面楼盖中，通过大面积的大刚度的楼盖将框架建立结构组成一个网络的式的整体结构，这样使得每一个结构内的框架和剪力都可以共同来承受外力的作用，这样的话结构内部的各个位移的距离相等，因此发生塑性变形的几率也会随之减小。框架剪力结构的受体特点是是一种新的受力形式，是由剪力墙和框架结构两个不同的抗侧力结构所构成的，与传统的框架和单纯的剪力墙相比优点非常明显。

3、框架建立结构的优点

（1）框架剪力结构其具有和剪力墙几乎相同的抗震能力，因此在房屋的建造过程中所建造的高度会明显升高；（2）框架剪力墙结构由于使得主体的横截面积减小，因此室内的空间会相对较大，所以在空间布置上会更加灵活，从而真正满足人们的居住需求。（3）框架剪力结构在地震水平作用时，建筑结构整体的侧向变形会处于剪切变形和弯曲变形之间，从用料和居住舒适度方面更加的适用。

三、高层框剪结构抗震设计的技术

1、提高剪力墙的抗震能力

随着近几年我国先后爆发了多次大型地震灾害事件，人们对于高层建筑的抗震效果提出了更高的要求，因此框架剪力结构的抗震能力也一直受到了人们的关注。在抗震设计方面我们可以通过在剪力墙周围增加梁柱的方式来稳定墙体的结构，通过这样的设计一旦发生地震可以有效的组织震波的横向扩散，促使震波向下延伸，因此纵使震波较强将剪力墙结构损坏，但是两柱结构依然能够承受载荷力，从而增强了建筑的抗震能力；在肢墙面积的设计上尽量选择较小的面积，通过利用多个肢墙面积的形式来提升肢墙结构，即便是在震波的作用下发生裂纹，其它的肢墙仍然可以承受剩余的震波压力，通过设计多个肢墙面积的方式缓解震波对于剪力墙的损伤。

2、改善框架的抗震能力

（1）强化框架结构的角柱。一般建筑结构的角柱在地震的作用下会遭受来自两个方向的地震作用力，属于双向偏心受力构件，因此会发生扭转的作用，其受力特点非常复杂，因此在结构的设计过程中需要不断加强其载荷能力。角柱在高层建筑中主要起连接纵横框架的作用，因此如果想要增加框架结构的整体性，那么就要大幅提升建筑角柱的抗剪能力。（2）提高框架的整体性和抵抗力刚度。许多建筑工程的的框架结构都具有剪力滞后的情况，同时在受到震波的作用很容易发生侧向移动的情况，特别是楼层之间会发生幅度较大的位移，如果在框架结构中嵌入一定数量的钢筋混凝土，那么其抗剪能力会得到大幅提升，但是通过这样的设计会使其延性逐渐变差，如果在强板上设计一个十字开口，通过人为的制造一个结构薄弱的部位，可以改善延性较差的缺点。

3、改善整体抗震能力

（1）总体屈服效果的达成。为了达成建筑结构的总体屈服效果，则应该通过设定较小的机械构件来提升框架剪力结构的抗震能力，具体的施工方法就是在一些特定位置来设置一些塑性铰，虽然塑性铰的本身的结构非常小，但是在地震发生时能够通过控制自身的位置和变形情况，从而起到消耗震波的作用。（2）平衡结构刚度和承载能力。框架剪力结构是将两种结构互相综合之后的产物，所以在设计的过程中必须体现两种的结构的平衡关系，如果剪力结构的数量较多，那么建筑的体积就会随着增加，相应的建筑结构的自振周期也会随之减小，如果框架结构的数量增多，那么建筑结构的刚度会降低，其对震波的抵抗力也会减小，所以在设计的过程中设计人员要综合所有情况，比如建筑的高度、防烈度以及后期的装修情况等全面考虑，总之以安全和经济两个角度出发。（3）刚度与延性的和谐统一。框架结构和剪力墙结构他们的特性促使其延性系数和弹性限值的情况差异非常明显，因此在框架剪力结构中想要提升抗震能力，就需要将两种不同的构件进行有机的组合，保证其延性系数和弹性限制的统一，从而更好的满足高层建筑的安全要求。

四、结束语

人口增长的压力，城市化进程的推进，使得局部地区的土地资源逐渐被居住建筑所压缩，为了提高城市土地的利用率，同时还要兼顾居住的安全性，所以在建筑工程方面能够体现的就是兔子资源极度压缩，建筑高度也不断的增加。在不断上升的建筑高度的前提下是要相应的提升建筑工程的居住安全，框架剪力结构能够将框架结构和剪力墙结构之间的优点相互综合，让其优点更加明显，缺点进行互补，然后通过合理的结构设计方案、利用全新的建筑材料，不断的提升高层建筑的抗震性能。希望在以后的高层建筑的框架剪力结构的设计过程中设计人员要将载荷的均匀度重点考虑，务必严格和认真尽可能的给居民在安全的大前提下逐渐提升居住的舒适度。

参考文献：

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