高层框架剪力墙结构的设计要点及其应用研究

玄升大

西部建筑抗震勘察设计研究院青海分院 青海 西宁 810001

高层框架剪力墙结构建设目的是防止建筑结构遭到剪切破坏，并且高层框架剪力墙结构具有抗侧刚度大，能有效减少侧移，而且具有较好的抗震性能等优点，因此为了充分发挥其作用，以下就高层框架剪力墙结构设计的要点及其应用进行了探讨分析。

1 高层框架剪力墙结构设计要点的分析

高层框架剪力墙结构设计要点主要体现在：①合理调整楼层之间最小剪力系数。首先，为了降低房屋及构筑物的自身重量，增强建筑物的抗震能力，需要在短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩40%以内的前提之下，尽量控制剪力墙的数量。其次，在遵循上一前提的基础之上，对剪力墙进行大开间处理，使得高层框架剪力墙结构的侧向刚度变得更好。这样可以有效控制建筑楼层之间的最小剪力系数。②合理调整楼层之间最大位移和楼层高之间比例。在高层框架剪力墙结构的设计过程中，设计的重点主要集中在对楼层之间的扭转变形和剪切变形的处理上。建筑物的剪切变形处理是用竖向构件的数量进行控制的。因此，一旦竖向构件的数量过多，剪力墙的剪重比例势必变得偏大。这种不合理的高层框架剪力墙结构工程设计将直接导致建筑楼层之间的扭转变形，且变形的程度较大。在这种情况之下，高层框架剪力墙结构同样难以满足建筑物楼层之间发生位移的需要。因此在高层框架剪力墙结构工程设计中，建筑物楼层之间的位移不能仅仅依靠竖向构件的刚度进行调整，还应该尽可能地减少楼层之间的扭转变形，这就需要注意调整楼层之间最大位移和楼层高之间的比例[1]。

2 某高层框架剪力墙结构工程的概况

某建筑工程地表无不良地质现象，设计使用年限为50年，建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为七度，主体为剪力墙结构，裙房为框架结构。地基基础设计等级为乙级，主体为筏板基础，裙房为柱下独立基础和墙下条形基础。主体为地上12层带1层地下室，右边裙房为地上1层带1层地下室，前边裙房为地上1层。

3 高层框架剪力墙结构设计的应用分析

3.1 高层框架剪力墙基础设计的应用分析

该高层建筑工程上部12层带1层地下室，根据勘察报告，取筏板厚为1000mm，经细算后筏板可减至800mm，经济性明显。因此，基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，对小高层来说一般筏板厚初选时可按楼层数计，即每层按50mm厚增加。如12层建筑则初选可取600mm厚试算，试算后根据筏板配筋情况调整筏板厚度。由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用非常重要，但也给施工带来了不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达百米以上，中间就设置几条后浇带。目前可采用添加剂以补偿混凝土的因水化热引起膨胀与收缩，或采用纤维混凝土等方法在一定范围内可不设或少设后浇带，并且对所设后浇带采取必要的保护和加强措施。该工程长50.75m，大于规范要求的45m，故应用筏板基础采后浇带来解决结构超长的问题[2]。

3.2 高层框架剪力墙结构设计应用的分析

具体体现在：①合理布置剪力墙。剪力墙的布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合。在结构布置应避免“一”字形剪力墙，若出现则应尽可能布置成长墙；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件时两个方向均应布置成长墙；规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍及8倍以下为短肢墙，大于8倍则为普通墙。该工程主梁搁置在剪力墙上的，在相应部位设置暗柱，以控制剪力墙平面外的弯矩。②剪力墙配筋及构造设计要点分析。第一、剪力墙配筋。该工程剪力墙一层墙厚为250mm，其余地面以上墙厚均为200mm，水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。六层以下水平筋Φ10@200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@400拉筋；六层以上Φ8@200双层双向，双排钢筋之间采用Φ6@600拉筋。地下部分外围墙体竖向配筋14@200为主要受力钢筋，水平筋则构造配置，该工程均取12@150。地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制，简化计算后由竖向筋控制。为增大计算墙体的有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。第二、剪力墙边缘构件的设置。相关研究表明，钢筋混凝土设置边缘构件后与不设边缘构件的矩形截面剪力墙相比，其极限承载力提高约40%，耗能能力增大20%，且增加了墙体的稳定性，因此一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》设置构造边缘构件。有工程技术人员对某具体工程计算结果中在墙肢轴压比小于0.25情况下计算配筋仅为构造配筋，而约束边缘构件配筋则高达40c㎡，造成设计时钢筋配置困难，施工难度更大，所以对剪力墙的配筋应首先区分剪力墙的受力特性及类别，即普通剪力墙（长墙）、短肢剪力墙、小墙肢和一个方向长肢墙而另一方向属短肢墙来区别对待。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5%；对于短肢剪力墙，应按《高规》控制配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按《高规》控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计[3]。

4 结束语

综上所述，高层框架剪力墙结构在不仅能够满足建筑的基本使用功能，而且能够满足人们对建筑的个性化、经济性和耐久性需求，有效保证了建筑质量,实现了工程成本的降低。因此对高层框架剪力墙结构设计的要点及其应用进行分析具有重要意义。