高层框架剪力墙结构抗震设计探讨

高层框架剪力墙结构抗震设计探讨

丁浩

深圳市建筑设计研究总院有限公司 （邮编：518031）

摘要：框架剪力墙结构属于综合结构形式，融合了框架结构和剪力墙结构优点，可以提高结构应用稳定性，而且施工形式更加灵活。业主项目可以根据工程建设需求，选择不同结构体系，提高工程建设质量。业主项目在选用高层框架剪力墙结构时，需要对设计环节重点关注，尤其要做好抗震设计，才能保证结构更加安全稳固，降低事故问题发生几率。设计单位也要根据工程要求，制定最优设计方案，为后期建设行为提供科学指导。本文就高层框架剪力墙结构抗震设计进行相关分析和探讨。

关键词：高层；框架剪力墙结构；抗震；

近几年我国城镇建筑及规模正在不断更新与扩大，建设楼层数也在不断增加，对设计工作开展提出了更高要求。设计人员要与时俱进，对自身设计理念全面更新，还要引进信息化设计形式，提高设计工作开展质量和效率。例如在对高层框架剪力墙结构设计时，设计人员需要根据国家规范及甲方项目建设要求，制定相对应设计方案。在抗震设计方案定案过程中，设计人员需要对区域内情况全面了解，在此基础上确定抗震方案，确保主体结构抗震性能，为居住人员提供安全保障[1]。

一、高层框架剪力墙结构抗震设计要求

高层建筑楼层数比较高，对主体结构稳定性存在更高要求。在进行框架剪力墙结构抗震性能设计时，结构整体变形需要有效协调，避免框架结构和剪力层结构出现变形差异问题。因为框架结构和剪力墙结构属于独立结构，在使用期间容易出现局部变形情况，设计人员需要做好结构位移量分析，在此基础上对框架结构和剪力墙结构进行有效协调。设计人员还要明确框架结构和剪力墙结构受力条件，传统框架结构位移量增加时，形变会变缓，剪力墙结构位移量增加时，形变速度会增大。设计人员需要保证结构受力能够有效分配，才能避免结构使用期间出现稳定性能下降等问题。设计人员还需要对各个楼层结构位移量进行有效控制，提高结构安全性[2]。

二、高层框架剪力墙结构抗震设计方法

（一）降低地震能量影响

在开展抗震设计工作时，如果建筑剪力墙设置数量比较多，整体刚度提升，会对框架剪力墙结构承载性能产生一定影响，还会削弱框架剪力墙结构形态控制效果。设计人员在对这一问题分析时，可以在框架剪力墙结构合适位置设置“塑性绞”，并对“塑性绞”数量进行控制。借助这种方法可以降低地震灾害能量冲击。在地震灾害发生之后，框架剪力墙结构可以通过耗能，减少外部能量对结构整体稳定性不良影响[3]。

（二）提升框架剪力墙结构抗震水平

设计人员要想在不影响建筑功能情况下提高剪力墙结构抗震性能，就需要做好墙肢面积调整，确保建筑功能能够正常发挥。

在剪力墙结构优化时，可以使用多肢墙或双肢墙等结构形式，也可以通过对竖向施工缝以及洞口连梁全面优化，提高耗能机构应用稳定性，避免建筑物出现过早屈服和剪切破坏等问题。在剪力墙四周设置梁柱结构，可以形成周边带有梁柱的带边框剪力墙，阻止裂缝的邻向发展。对于减弱地震灾害影响方面，带边框剪力墙四周设置的框架可以在短时间内，替代剪力墙结构，并充分发挥承载功能。对此，设计人员应保证四周框架具有足够的抗剪能力，避免墙身破裂后产生的剪力以及结构剩余应力对结构产生较大影响。 [4]。

在对框架结构设计时，为了让结构具有必要的承载力、刚度、稳定性以及延性。设计人员需要合理的布置抗侧力构件。避免产生单跨框架。宜在四周布置角柱，可以对纵向框架和横向框架形成有效连接。因而在开展设计工作时，需要做好角柱强化处理。但因为地震灾害影响下，高层框架剪力墙结构可能会出现共振效应，导致结构出现失稳和受损问题。根据高层框架剪力墙结构特点，设置合适赘余构件，可以规避共振效应发生。除此之外，设计人员可以选择偏交斜撑构件，并选用钢管材料制作偏心连接支撑件，选用钢纤维混凝土材料制作折曲支撑件，可以保证结构具备更加稳定弯曲耗能状态[5]。

（三）增强整体抗震能力

在框架剪力墙结构合适位置设置塑性绞构件，可以提高结构形变控制能力，而且能够形成较好屈服效果。如果建筑物受到地震灾害能量影响，塑性绞构件可以转化为耗能机构使用，避免对结构完整性能产生破坏。因为框架结构和剪力墙结构延性系数以及刚度系数存在一定差异，地震灾害影响下框架结构和剪力墙结构形态也有所不同。在对各项构件协调时，需要选择有效措施，对框架结构和剪力墙结构整体有效协调，以确保地震冲击作用影响下结构具有同步性能，能够共同抵御外部冲击的影响。

结语：在开展设计工作时，设计人员需要对各项参数信息密切关注，通过对结构侧向刚度比、剪重比、位移比、位移角、周期比、轴压比等参数全面分析，对设计期间发现的不合理内容及时调整。设计人员可以将长墙体通过开洞形成不同节段，并在墙体两端设置端柱用以约束墙体端部变形，增加墙体稳定性。对于高烈度区域嵌固端上部楼层尤其要注意侧刚比问题，当嵌固端设置在地下室顶板并且首层作为商业功能存在时候，层高一般会比标准层高，此时需要注意加强框剪结构首层剪力墙或者增加二层梁截面面积以提供刚度来保证侧刚比满足规范要求。设计人员还要对结构底部情况实时关注，如果发现结构存在稳定性不足等问题，需要根据实际情况，采取有效措施对结构进行调整。

综上所述，设计人员在对框架剪力墙结构进行抗震设计时，需要积极积累经验，提高自身能力水平，才能对设计期间存在的各项问题及时发现和解决。设计人员可以借助BIM软件开展设计工作，要对设计期间各项影响因素全面分析和控制。设计人员还需要严格遵循抗震原则，并根据区域内地震灾害发生情况制定有效抗震措施，提高设计内容科学合理性。设计人员要对框架结构和剪力墙结构变形特点全面了解，在此基础上开展抗震设计工作，提高综合设计水平。

参考文献：

[1]张正.高层框架剪力墙结构抗震设计研究[J].中国建筑金属结构,2020(12):88-89.

[2]迟菲.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点探究[J].门窗,2015(09):137.

[3]刘刚.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J].中国建筑金属结构,2013(02):49-50.

[4]郭兆伟.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J].建材技术与应用,2011(01):24-25.

[5]陈蔓蔓.对高层框架剪力墙结构抗震设计方式的一些看法[J].价值工程,2010,29(30):71.