高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点浅析

摘要：框架-剪力墙结构是今年随着高层建筑不断增多而应用较多的建筑结构形式之一，这种结构继承了框架结构和剪力墙结构各自的优点，既可以构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度，因而颇受关注。本文在前人经验的基础上对高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点作了简要分析探讨，希望能为相关单位提供一些参考。

关键词：框架结构；剪力墙结构；高层建筑

中图分类号：TU323.5文献标识码： A 文章编号：

引言

近年来，随着土地价格的不断攀升以及人们对建筑高度和抗震度等方面要求的提高，越来越多的高层建筑在城市中拔地而起。随着高层建筑的增多，很多比较新颖的建筑施工技术也不断的得到了应用。就目前情况来看，框剪结构依然是高层建筑采用最多的结构形式之一，该结构可以同时兼顾框架结构和剪力墙两种结构的特征，无论是在安全性上还是经济性上都较为可取。但是，怎样提高高层框架剪力墙结构的抗震性能还属于一个正在研究中的热点和难点，归根结底也是怎么样将两者的优势结合起来，突破形变带来的束缚，抵抗地震破坏。因此，本文结合之前的工作经验，在部分工程的基础上对此问题进行了总结。

1框架-剪力墙抗力特性

1.1框架和剪力墙的受力特征

建筑框架结构的受力特点较为复杂，首先由荷载传给楼板，然后再依次传给次梁、主梁、柱、基础、地基等。在该结构中，受力体系由梁、柱组成，用以承受竖向荷载是有利的，但是在承受水平荷载方面能力有限，因此仅仅适用于房屋高度不大，层数不多的建筑。剪力墙则为一段钢筋混凝土墙体，因其抗剪能力很强，故称剪力墙。在框剪结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承受大部分水平荷载，框架承受大部分的竖向荷载，这样大大减少了柱子的截面。

1.2框架-剪力墙的受力特征

在框架-剪力墙建筑结构中，能将两者联系在一起的基本上都是平面楼盖，通过大面积大刚度的楼盖将之联系成为一个网络式的结构，每个结构内的框架，剪力墙等共同承担外力，从而保证框架内所有的结构位移距离均等，减少变形的几率。框剪结构的受力特点是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。

1.3框-剪结构的优点：

(1)同样设防烈度地区，框-剪结构因抗震能力较接近剪力墙结构，规范允许建造的高度比框架结构高得多；(2)框-剪结构比起剪力墙结构，其建筑空间布置更灵活，更容易满足使用功能需要有较大空间区域的要求；(3)框-剪结构在水平荷载（或地震水平作用）下的整体侧向变形介于弯曲型与剪切型之间，是中庸平和类型；在用料、舒适度等各方面都比较适中；(4)由于框-剪结构在水平荷载下，大部分剪力由剪力墙承担，底层的框架柱截面尺寸可以做得不必过大而节约使用空间。

2高层框剪结构抗震设计的技术要点

2.1提高剪力墙的抗震能力

框剪结构的抗震能力一直饱受关注，实际上，只要做好设计，另外再采用合理的肢墙面积完全可以实现。在设计方面，为了更好的稳定剪力墙结构，可以在其周围增加一些梁柱结构用于受力传输，形成边框剪力墙。这种结构可以在地震发生时阻止震波的横向扩散，而是向下方延伸，即便是剪力墙遭到地震损坏，也可以由梁柱结构进行受力承载，这就极大地增强了其抗震性能。另一方面，在肢墙面积的选择上，可以选择较小的肢墙面积，然后采用双肢墙或者多肢墙的结构形式，一旦出现裂缝，也可以由另一方或者其余肢墙承担，而且这样也可以降低剪力墙的刚度，避免出现剪力墙在地震冲击波初期过早损坏和屈服。

2.2改善框架的抗震能力

框架抗震能力的提升可以通过三个方面加以实现：

(1)强化框架结构的角柱。因为角柱遭遇双向地震作用，属双向偏心受力构件且扭转效应对内力影响较大，受力复杂，需要在结构设计时注意给予加强。角柱是连接横纵框架的关键，要增加框架结构的整体性，就需要增强角柱的抗剪能力。

(2)如果将一定数量的钢筋混凝土剪力墙墙板嵌入到框架当中，就可以有效地克服框架的剪力滞后的情况，提高框架结构的整体性和抵抗推力的刚度，减少整体结构的侧向移动，特别是层间的位移。但是，应注意这样的结果是延性较差，如果在墙板上适当地设计十字开口，人为地使之出现结构薄弱部位，形成延性的耗能墙板，则更加有效。

2.3改善整体抗震能力

(1)设计中采用机构控制达成总体屈服效果

可以通过设定一些小的机械构件来达到对框剪结构抗震的影响，比如可以在特定位置设置一定数量的“塑性铰”，东西虽然较小，但是在地震发生时可以利用其自身的发生位置、次序、形变程度的控制，形成一个完整的耗能网络，消耗震波能量。

(2)平衡结构刚度和承载能力

框架-剪力墙结构是一个两种结构平衡的综合结构，任何一种结构都不可以过多或者过少，如果剪力墙的数量设置过多，体积增大，刚度也会随之增加，这就会使结构的自振周期变小，总体水平地震作用加大；反之，结构的刚度就会减小，地震力作用也就变小。因此，在设计过程中，应当根据建筑的基本情况来综合考量，将建筑的设防烈度、高度、装修等级等内容考量在内，以确定结构允许的位移的最大限值，从而确定剪力墙的数量和体积，保证经济和安全并重。

(3)刚度与延性的和谐统一

框架与剪力墙结构在刚度和弹性限值、延性系数等方面都存在着一定的差异，这就给框剪结构抗震性能的提升制造了难题。在设计中应将各个构件协调起来，使刚度与延性和谐统一，以此保证建筑的抗震需求。

3结语

随着国家在土地问题上的压缩，城市土地利用必然会受到一定程度的影响，土地经济所带来的种种影响逐一体现，可以预见，高层建筑必然会越来越多。框架-剪力墙结构由于可以综合框架结构与剪力墙结构的优点，而且将之有机互补，因而优势较为明显，只要设计合理，荷载量计算准确，则可以显著提升高层建筑的抗震性能。在今后的设计过程中，设计人员一定要把握结构的均匀度，对于关键的承载量计算以及节点的把握都要严格认真，从而保证高层框架剪力墙结构的抗震性能。

参考文献:

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