高层框剪结构抗震设计技术措施简析

王志成

（中国中轻国际工程有限公司 100026）

由于人口数量的逐年增长，城市化进程的推进，城市建设用地越来越少，在此背景之下，高层住宅建筑工程的数量不断增多。在高层住宅建筑工程当中，框架剪力墙结构被广泛运用，与常规的建筑结构相比，框架剪力墙结构空间布置更为灵活，抗侧力也比较大。为了保证高层框剪结构得到更好运用，本文深入研究高层框剪结构抗震设计技术。

1 工程概况

某工程为住宅楼，地上18层，地下2层为停车室，地下室层高为5.5m左右，地上建筑的标准层高为3.4m，普通层高为5.0m。该高层建筑工程为Ⅶ度抗震设防，地基基础等级为甲级，建筑场地类别为Ⅲ类，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。

2 高层框剪结构的优缺点分析

2.1 优点

高层框剪结构的显著优点为整体性能较好，经济性显著，空间连接性比较稳固，剪力墙结构具有良好的侧向刚度，使得该结构在水平作用力之下，会产生非常小的位移，结构用钢量明显减少。在高层住宅建筑工程当中，设计人员经常将整体空间划分为不同的区域空间，各个区域空间均具备良好的功能，分隔墙能够将建筑居住空间与客厅空间分割。现浇剪力墙结构的合理运用，能够保证承重墙与分隔墙有效结合，保证高层住宅建筑工程的总体效益得到全面提升。

此外，在高层住宅建筑工程当中，运用剪力墙结构，能够将房间内部的梁、柱有效隐藏，使得建筑室内空间可用度不断提高，建筑室内更为美观。剪力墙结构特别简单，布置也比较方便。与传统的框架结构相比较来讲，框架剪力墙结构能够承受更多的竖向荷载与水平荷载，故该技术在城市高层住宅建筑工程中应用较多。

2.2 缺点

框架剪力墙结构具有很多优点，但是，也存在一定的缺陷，比如，因为剪力墙结构采用混凝土墙体较多，使得高层住宅建筑工程的自重较大。框架剪力墙结构的侧向刚度特别大，当外界地震作用力较明显时，建筑工程受地震的影响较大。框架剪力墙结构配筋率比较低，在一定程度上降低了结构延性，框架剪力墙之中的很多墙体肢轴压较低，对结构承载力影响较大。

3 高层框剪结构抗震设计技术措施研究

3.1 合理布置剪力墙

在高层框剪结构之中，剪力墙的具体位置、数量与现状，包括其截面尺寸，对框剪结构刚度影响特别大，特别是剪力墙的数量与具体位置，直接决定了结构实际刚度。故合理布置剪力墙至关重要。在布置高层框架剪力墙时，抗震设计人员要特别注意以下几点：

第一，结合剪力墙在高层框剪结构之中的具体位置，严格遵守有关规范来布置。例如，高层建筑当中的抗震墙适合布置在楼梯间当中，但是，抗震设计人员要保证剪力墙所产生的扭转效应对结构稳定性影响较小。高层建筑房屋全高需要抗震墙的贯穿。如果高层建筑房屋的长度较大，纵向抗震墙的刚度明显提升，不适合在高层住宅建筑端开间位置布置剪力墙。抗震剪力墙两端部位需要连接另一个方面的端柱。

第二，在高层框剪结构之中，剪力墙结构需要布置在高层框剪结构当中，抗震设计人员还要严格控制剪力墙结构数量，并结合框剪结构的特点，进行科学布置。想要进一步提升高层建筑框剪结构的抗震效果，抗震设计人员要结合高层建筑结构特征，保证剪力墙结构布置更为合理，进而更好的提升高层建筑抗震性能。

3.2 剪力墙抗震设计要点

结合混凝土规范中的内容能够得知，在高层框剪结构之中，框架部分支剪力墙要超过底部的 0.3%，分布筋水平最小配筋率与垂直分布最小配筋率不宜小于0.25%。通常情况下，建筑连梁应力位置，包括温度比较高的部位，抗震设计人员可以提高剪力墙结构水平分布配筋率。

高层框剪结构设计原则为“强墙弱连梁”，由于高层建筑的建设高度比较高，综合考虑超限梁塑性铰，故抗震设计人员要结合墙肢部位，并根据墙肢截面，做好相应的验算工作，进一步提升剪力墙结构的稳固性。

在高层框剪结构当中，连梁的重要作用不言而喻，通过加强剪力墙连接设计，结合连梁的分布情况，将地震力进行有效分配，保证墙肢屈服比连梁屈服晚，真正达到强剪弱弯的目标。对于抗震设计人员来讲，还要调整原有的计算模式，结合高层框剪结构特点，考虑到结构的整体性，可以适当调整洞口的高度，保证连梁抗剪能力的更好提升。如果损伤的连梁对竖向荷载作用效果较小时，设计人员可以结合独立墙肢图计算结果，重点研究多遇地震剪力墙的重要作用。

此外，在高层框剪结构当中，抗震设计人员还要加强工程基础和地下室的设计，高层建筑工程采用箱形基础比较多，将地下室与其上部结构视为一个整体，不断减小建筑工程地下部分对地上部分产生的影响。抗震设计人员要综合考虑工程地基基础与上部建筑间的关系。

提升连梁施工强度，能够保证高层建筑应力分布不均问题得到更好解决。通过加强连梁结构布置，连梁能够将周围应力传递到墙肢，墙肢能够更好的分担总应力，防止墙肢全截面受拉现象的发生，从而真正达到提升高层建筑抗震性能的目标。

3.3 楼层面板选型设计要点

因为该工程的主体结构采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，想要更好的提升柱和剪力墙之间的协调性能，提高高层建筑整体结构的施工强度，抗震设计人员可以采用现浇钢筋混凝土梁板式结构。高层框剪结构抗震设计人员要明确各项规范要求，例如，框剪剪力墙结构的周期比、剪重比与轴压比等，并做好框剪结构的优化布置工作，在提升高层建筑结构安全性的同时，不断减少用钢量，保证建筑结构整体性更好。

如果框剪结构当中的剪力墙出现较大的裂缝，剪力墙的刚度会逐渐下降，因此，为了避免剪力墙出现裂缝，抗震设计人员需要做好第二道防线设计工作。通过科学设置第二道防线，能够保证剪力墙结构更为稳定。合理利用框架系统作用，将剪力进行有效分配，并调整好框架剪力，采用有限元分析方法进行分析。一般来讲，在0.4H到0.8H间，高层框架剪力墙结构最大层之间会出现相对位移，并根据框剪结构当中的框架结构特点，对于0.4H以上位置的框架，抗震设计人员可提升剪力墙承载力。

另外，抗震设计人员还要对项目空间有限元进行综合分析，保证受拉墙肢与受压墙肢剪力分布更为均匀。如果是级别比较高的抗震墙，在实际设计时，想要更好的降低受压墙肢承载力，提升受拉墙肢承载力，设计人员需要将受压墙肢剪力、设计弯矩乘1.25。

由于科学技术的不断进步，社会经济的全面发展，建筑工程的功能也越来越多样化，框剪结构因为布置更为灵活，在高层建筑当中具有良好的应用效果。在高层框剪结构之中，其内部的剪力墙能够形成良好的筒体，经过有效组合之后，最终形成以框架为核心的筒体结构。

4 结束语

综上所述，通过合理介绍了高层框剪结构抗震设计技术措施，如合理布置剪力墙，提出剪力墙抗震设计要点、楼层面板选型设计要点等等，能够保证高层框剪结构抗震设计水平得到更好提升，不断减小地震对高层建筑产生的影响。在该高层建筑工程当中，运用以上设计方法，不仅能够提高建筑结构的完整性，而且有效避免了建筑结构失稳现象的发生。