浅议框架剪力墙结构设计中的抗震若干问题

彭勇

摘要：随着高层建筑规模的迅速扩大，框架剪力墙凭借着其性价比、抗震性能等优点，应用也开始十分普遍。其结构有助于提升建筑的抗震性，避免建筑出现受力不均匀的问题，从而保障高层建筑的耐久性以及安全性。但是剪力墙结构设计是否严谨科学，决定了其抗震性的级别有多高。因此本文将主要探讨框架剪力墙结构的分类及特点、设计原则、设计流程对抗震性能的影响效果，以此来强调框架剪力墙设计的严谨性及合理性的重要性。

关键词：高层建筑;框架剪力墙结构;设计原则;抗震性能

引言：

经实验调查研究表明，在地震力强作用下，剪力墙结构如果能承载一半地震倾覆力矩，基本就可以称其结构为框架——剪力墙。地震倾覆力矩主要计算方式为电算，通过矩阵位移法方法求解，有助于提升计算结果的精确度。

1. 框架—剪力墙结构相关概述

1.1 框架—剪力墙结构概念

框架—剪力墙结构主要由框架结构（钢筋混凝土浇筑）与剪力墙结构构成。其中剪力墙是保障框架结构的抗震性能的重要部件。现今剪力墙结构普遍应用于城市中高层建筑以及一些高抗震设防烈度的地区中。

1.2 剪力墙分类以及受力特点

根据剪力墙布置位置、有无洞口、形状以及洞口大小等标准可分为四类，即整体小开口墙、整截面墙、壁式框架以及联肢墙。梁、肢等参数决定了剪力墙的整体系数，前者参数越弱，剪力墙整体系数越小。因此需要对剪力墙的相关参数进行合理且严谨的设计，才能有效保证梁与墙肢的连接有较大的弯矩。因此在分类时需要将其截面的惯性矩等参数设计合理，以此来确保剪力墙的坚固性。壁式框架的剪力墙整体系数大于10，而小于10的则为联肢墙。因为类型不同，其受力特点也存在一定的差异性。

如果想使受力性差距减小，则需要整体开口墙和截面墙均有着偏向理想的性能，从变形曲线上可以看出它们的弯度是较为相似的。但是也会有细微的差别，比如整体截面墙是无洞的，同时也没有设计反弯点，从而使得弯矩稳定性会更强。如果整体开口墙和整体截面墙的约束力较强，则代表肢墙梁较强。例如剪力墙是L型对称形状，墙厚为220mm，长度为1800mm，翼缘宽度为420mm，共16层，而连梁净垮为1.3面。只有梁高达到1200mm时，剪力墙整体系数才能提升到10。从这个例子我们可以发现，肢墙梁更强的可能与整截面墙和整体小开口墙的参数有密切关系。

1.3 剪力墙的抗震性能概述

对于高层建筑而言，如果只选择钢筋混凝土浇筑的框架结构，则不具备较强的抗侧向刚度，对水平荷载的抗性也不高，因此无法达到较好的抗震性能。而剪力墙结构的应用，则可以有着较好的抗侧力刚度和竖向刚度，但是其布置位置有一定的限制，而且不能单纯满足建筑结构对空间的要求。所以如果联合采用框架—剪力墙结构，可以根据实际需求来选取合适的框架结构上的平面位置来布置剪力墙，框架结构能提升竖向承载力，而剪力墙结构能够承载水平荷载力。联合运用能够极大可能增强高层建筑结构的刚度，从而保障其具有良好的抗震性和安全性。

2. 框架—剪力墙结构关于优化抗震性能的设计思路

2.1 对框架抗震性能优化设计

框架结构主要负责承载纵向荷载力，因此角柱的涉及到抗震性能起到重要的影响。在设计之初，要对工程实际情况进行全面了解，加强实际工程对角柱抗剪性的要求，从而来提高整体框架的抗震性能。角柱的布置可以采取X形或者K形两种支撑形式。与此同时加固处理钢筋混凝土与剪墙板对抗力，以此来避免框架剪力滞后的问题，确保框架结构具备高稳定性。但是为了不破坏框架结构的整体延性，需要在墙板上加入一个十字形的竖缝，降低其延性耗能，提升抗震性能。

2.2 对剪力墙抗震性能优化设计

在设计剪力墙时，需要注意两个方面，即1）根据混凝土的强度级数来调整剪力墙，以确保有较好的抗震性能;2）对剪力墙的截面尺寸以及布置位置进行优化设计，以此来保障剪力墙结构又较为均匀的整体刚度，从而提高水平荷载力，避免因为地震冲击使得结构产生扭转。同时经过研究调查，剪力墙的高宽比与剪切变形的可能性成反比，也就是高宽比数值越大，剪力墙发生剪切变形的可能性就越低。因此在设计中需要重点设计剪力墙的弯曲刚度。此外，剪力墙的四周可以加固边框墙体，采用梁柱结构进行支撑，从而避免斜向裂缝延伸到相邻边框位置，提高抗剪性能。

2.3对整体结构的抗震性能优化设计

首先要确保框架—剪力墙结构的整体承载力和刚度之间的关系，根据工程实际情况来严格控制剪力墙的数量;其次应当合理计算抗震墙的数量以及厚度。同时在设计结构时还要考虑工程所在的地质状况、工程造价以及地方抗震设防等级对抗震性能的要求，从而兼顾结构的合理性和抗震性能。

2.4 应用SATWE等相关软件，提高计算精确度

SATWE是一种运用于过高层建筑结构分析与设计的分析程序，可以帮助工程师解决剪力墙和楼板模型的简化，还能缩小简化后模型的误差，从而提高分析的精确度，最终得出高层建筑结构实际的受力情况。同时它具有较快的计算速度和强大的数据分析功能，对抗震性能的优良设计提供技术支持。因此在设计框架剪力墙结构时，可以利用SATWE软件来计算截面配筋，从而使其计算结果更符合工程实际情况。包括一些地下室空间结构的设计中，也可以运用SATWE软件来精确分析。

结束语：

框架剪力墙结构又被简称为框剪结构，通过框架和剪力墙构成的双向抗侧力体系，其最大的优点在于布置灵活、抗震性好、承载力强、避免侧向位移等、其中剪力墙数量以及布置位置对结构质心及刚心的位置有较大影响，因此在设计剪力墙结构时，需要尽可能使其质心与刚心相重合，以此来避免结构因地震冲击而产生脆性的破坏。

参考文献：

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出生年月—：1992.10 性别：男 民族：汉 籍贯：湖北省天门市 职务/职称：项目设计师/助理工程师 学历：大学本科 研究方向：装配式建筑设计/结构设计