框架剪力墙结构设计的探讨范文

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摘要:

伴随着城市化进程的快速推移，房屋建筑工程项目迅速在城市中崛起。加之城市用地的日趋紧张，高层建筑以及超高层建筑日益受到广大开发商的青睐。在目前的高层建筑中，框架－剪力墙结构形式为较为常见的一种结构形式，其汲取了框架结构和剪力墙结构的双重优势，对于确保建筑工程项目的稳定性及安全性具有十分重要的作用。因此笔者就高层建筑中框架－剪力墙结构设计展开相关探讨，仅供参考。

关键词:

高层建筑；框架剪力墙结构；设计；探讨

目前在各类房屋建筑工程中，尤其是现代高层商业、办公以及住宅建筑中，框架－剪力墙结构形式的应用十分普遍。该结构形式能够为建筑平面提供较大的使用空间，同时借助剪力墙形式来提高建筑物的抗剪以及抗横向弯矩的能力，因此探究高层建筑中框架－剪力墙结构设计极为必要。

1框架－剪力墙结构的变形及受力特点

框架－剪力墙建筑结构，主要是通过平面内部无限大刚度的楼盖将框架和剪力墙连接在一起，促使其形成一个网络结构，以便于能够共同承担水平方向的侧应力，不再单独承受各种弯曲变形或者是剪切变形所带来的影响。通常来说，框架－剪力墙在同一楼层中的位移基本上是相同的。因此框架－剪力墙结构在水平面内的位移表现为介于框架与剪力墙间的形态，为反S型的曲线，也就是弯剪型。因此对于框架－剪力墙结构而言，剪力墙在下部的层面中形变较小，基本上承担了大约80%及以上的水平向剪力，而在高层建筑的上部，框架结构的形变则相对较小，能够辅助剪力墙共同受力，以便于抵抗剪力墙的外拉时的形变，确保其能够承受更大的水平剪切力。可以说，框架－剪力墙结构融合了框架结构和剪力墙结构的共同优势，能够有效协调水平形变，并实现降低结构性形变的目标，有力的增加了结构的侧向刚度，提升了整个建筑物的抗震性能，尤其适用于高层建筑的结构设计中。

2高层建筑框架－剪力墙结构设计要点

在高层建筑中框架－剪力墙结构的应用是十分普遍的，为确保结构的抗倒塌能力得以提升，需要适当处理好构件的强弱关系。同时科学合理的设计框架－剪力墙结构的方案，并重点从建筑的体型、场地地基、刚度分布、延性等方面加以考虑。

(1)剪力墙形式。由于剪力墙结构的刚度较大，且容易受到温差的影响而出现结构收缩变形现象，进而导致结构出现裂缝现象。因此在框架－剪力墙结构中，剪力墙结构属于平面构件，但是其还需要成端竖向压力。所以在设计剪力墙形式时，通常采取周边有梁和柱的剪力墙形式，不能取消剪力墙端部的框架柱，同时还应该保留框架梁。如果无法设计框架梁则可以采取暗梁的形式。此外剪力墙中线和柱中线尽量不要偏差太多，以防止柱偏心扭转受力，如果两者偏心距较大时，须计入偏心的影响。

(2)剪力墙横竖向以及水平分布钢筋。设置剪力墙竖向和水平分布钢筋的时候，若非抗震设计，其配筋率不能低于0.2%。在抗震设计下，依据抗规6.5.1和6.5.2的要求，抗震墙的竖向和横向分布钢筋，其配筋率均不应小于0.25%，间距不宜大于300mm，并且应该双排布置，双排分布钢筋之间需要设置拉筋。抗震墙的厚度不能低于160mm且不能小于层高或者无支长度的1/20，底部加强部位的抗震墙厚度不能低于200mm且不能小于层高或者无支长度的1/16。框架梁的配件依据构造进行配置。对于剪力墙的水平分布筋来说，其主要作用在于横向抗剪，有效抵抗温度应力，进而防止墙体出现裂缝现象。若建筑物的高度较高时，需要适当增加配筋率。在建筑物的刚度和温度变化较为敏感的区域，也应该适当增加配筋率。

(3)剪力墙高、宽度、厚度设计。通常来说，剪力墙的高度和宽度的尺寸较大，而厚度较小，其受力的形态几乎接近于柱。如果剪力墙的截面高度和高度比值小于4，则可以按照柱设计。若比值超过4，则可以依据双向受压构件予以设计。以便于确保整个墙体的稳定性。对于高层建筑而言，通常需要引入概念设计分析，综合计算墙体截面条件、强度以及稳定性等来优化设计方案，最终确保剪力墙的整体稳定性。

(4)剪力墙的边缘构造。为增加墙体的延性，通常可以采取增加墙肢截面两端翼缘的办法，然而矩形的截面剪力墙的言行通常较工字形或者是槽形的截面剪力墙要差一些。依据框架－剪力墙结构的受力状况，需要加强剪力墙两端的边缘构造，以此来约束边缘构造。因此可以在矩形墙的两端设置约束边缘构件的办法，不仅能够整体提升墙体的延性，还能够避免剪力墙发生水平剪切滑动，最终提升框架－剪力墙结构的抗剪能力。

(5)适当调整框架总剪力。基于水平力作用下，各层框架部分计算所得到的剪力通常较小。为确保第二道防线的框架具备较强的抗侧力，需要适当调整框架所承担的剪力。高规8.1.3规定:“当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时，按框架剪力墙结构进行设计”。

(6)平衡结构刚度和承载能力。在框架－剪力墙结构中，剪力墙的数量增多，体积增大，刚度也会随之增加。但是，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。例如太原地区为8度设防烈度，设计的时候就可以以此为主。

3高层建筑中框架－剪力墙结构设计的具体应用

框架－剪力墙结构在高层建筑中的使用已经不再陌生，以下仅对框架－剪力墙结构在高层建筑中的连梁和墙肢设计的具体应用进行探讨。

(1)连梁设计。第一，为确保框剪结构设计符合相关规范标准，首先需要确保施工中所使用的原材料质量达标，尤其是混凝土材料，无论其材料的配比、强度等级等方面均予以严格的把关，从而确保连梁具备较强的抗剪能力。第二，合理控制连梁高度，确保洞口宽度达标。在设计框剪结构中的连梁的时候，需要基于连梁的强度要求，合理把控连梁和洞口等相关数据。同时还有应该确保整个建筑物的抗震性能达标。第三，为有效避免建筑结构中出现裂缝现象，需要将连梁的高度予以适当的折减。对于连梁的折减，需要从设计阶段开始，并对连梁的刚度以及其他相关参数进行合理计算，同时还应该确保建筑中的构件具备较强的弹性。第四，需要不断调整剪力墙的厚度。在进行连梁设计的时候，需要依据建筑结构的具体状况，适当调整剪力墙的厚度。

(2)墙肢设计。第一，墙肢的厚度直接影响到建筑结构的稳定性和可靠性。因此在进行墙肢设计时，必须科学控制其厚度。框架－剪力墙的墙肢厚度除去特殊部位一般是通过计算来确定的。第二，剪力墙的结构布置。在高层建筑中，为确保建筑物具备较好的空间性能，在进行剪力墙结构设计时，最好采用双向布置的形式，以便于科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时为确保建筑物的抗震性能达标，应注意不要在抗震设防区域内采用单向的剪力墙设计。并确保剪力墙的平面能够均匀分布，刚度中心和建筑物的整体质量中心相重合或者尽量靠近，以此最大限度降低扭转效应。总而言之，框架－剪力墙结构形式融合了框架结构和剪力墙结构的双重优势，对于提高整个建筑物的稳定性和安全性功不可没。在进行高层建筑框剪结构设计是，盱眙依据墙体的不同变形以及受力特点等，科学合理的进行结构的配筋设计、形式、厚度、高度以及边缘构造等的设计，从而确保框剪结构能够真正发挥作用。

参考文献

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［2］荣维生，诸火生，孙秀菊．某高层建筑框架—剪力墙结构框架部分地震剪力的分析［J］．建筑科学，2013，(01):6－10．

［3］冯运琴．高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题［J］．科技资讯，2013，(18):59－60．

作者：王玮 单位：山西中创建筑设计有限公司