高層建筑框架剪力墻結構設計中幾個問題

戴爾強 楊濤

摘 要：在對高層建筑開展結構設計工作的時候，首先需要對高層建筑的基本框架進行設計，針對建筑的結構設計需求，設計人員會盡量選擇框架剪力墻這種常規性的建筑結構，在設計框架剪力墻這種建筑結構的時候，設計人員需要根據建筑其他部分的結構設計要求，來完善這一環節的設計工作，本文根據對這種結構設計工作的了解，對影響剪力墻框架結構的設計工作的問題進行剖析。

關鍵詞：高層建筑；框架剪力墻；結構設計；問題

框架型的剪力墻結構之所以具有超出常規建筑結構的穩定性主要是因為，這種框架結構可以提升建筑整體結構的穩定性。這種框架結構尤其適合被應用到當前的高層建筑工程之中。在對建筑的結構設計進行優化的時候，設計人員不僅僅需要對建筑的基本建設成本進行節省，同時還需要提升建筑具有的基本抗震性能，框架結構不但具有極高的穩定性，同時其還具有更強的抗震穩定性，本文對這種建筑框架型結構的設計情況進行具體分析。

1 設計概述

從這種內部設有框架體系的剪力墻的整體設計情況來看，設計人員首先需要面對的設計問題主要有兩方面，設計人員需要選擇合適的剪力墻，將其作為設計對象。不同類型的剪力墻具有完全不同結構特點。

不同的的建筑墻體部位開設洞口的位置存在差異，根據這一墻體特點可以對剪力墻進行分類，其類型主要有兩種，一種是獨立懸臂型的剪力墻，另外一種則是整體截面型的剪力墻。根據剪力墻的整體系數也可以對剪力墻進行分類，其具有的系數會直接影響到剪力墻墻肢部位具有的彎矩力。設計系數還會影響到結構具有的整體性能。

高層建筑的整截面墻所具有的受力性能，還和開口較小所具有的墻體受力性能是比較相似的，要有有變形曲線的現象存在，就都是彎曲型的曲線，盡管受力性能和彎曲線型都是很相似的，但還是有不一樣的地方。建筑中的整截面墻是不具備開口功能的，所以它的彎矩也就不會有什么變化，也沒有任何反彎點在整截面墻上存在，即便存在也不會有什么大的影響，而且建筑的墻肢會受到這兩種結構的類型的剪力墻較大的影響，特別在約束力上更加明顯，如果有這種情況，剪力墻結構則屬于墻肢墻。根據實際的建筑應用，這種墻肢和梁都比較強的情況是可以在高層建筑中應用的，而且效果還比較好。

在實際的剪力墻框架結構設計工作之中，一些受力問題會直接影響到剪力墻的承重效果。比如很多剪力墻系統之中存在墻肢部位比較薄弱，而梁這一結構部件的強度卻比較大。這種設計問題就是收到了其受力設計的影響。

2 布置結構工作

2.1 布置框架結構

在設計之中，設計人員需要做好布置剪力墻的工作，必須要保證均勻布置，不能使布置的密度過于緊密，可以適當地調節其緊實度，采用分散布置的方式。設計人員還需要堅持對稱設計原則，如果墻體不對稱就會使剪力墻出現墻體構造不合理的問題。而選擇對稱設計剪力墻，還可以提升這一墻體結構的美觀程度。剪力墻附近的墻體構件也需要納入到設計人員的考慮范圍之中，之所以選擇分散布置方式主要是為了確定剪力墻數量的合理性。還需要避免墻體的剛度之間存在區別過大的問題的，設計人員還可以將具有抗側性能的墻體部件添加到剪力墻之中，同樣也要避免構件排列過于密集的情況。

在正式的處理剪力墻的工作之中，設計人員不能對原有的剪力墻產生影響，需要始終保持其具有適當的剛度，如果剛度數值不適中，墻體具有的抗側能力會降低。

2.2 確定墻體厚度

邊緣約束夠構件是框架剪力墻結構不能少的一部分，也就是邊框梁以及邊框柱，在施工中依據不同的建設需求，其帶邊框的剪力墻截面厚度也是有不同要求的。在進行抗震設計的時候，等級為一級和二級的剪力墻底部結構，其加強部位應具有的厚度最小為200mm，要達到層高1/16左右，不能過小。在其他情況設計時，剪力墻的厚度要達到層高1/20左右，而且邊框梁的寬度應該和墻的厚度相同，高度可以是墻厚度2倍左右，剪力墻厚度也直接決定著建筑結構的安全性。包括在施工中混凝土澆筑時由于澆筑質量不高所造成的隱患等等）、經濟合理（合理的厚度以及鋼筋級別在設計中都應有考慮，主要是涉及到最小配筋率的問題）等特點。鑒于此，剪力墻的厚度在滿足層高的1/16或者1/20的前提下，取200mm為宜。

2.3 確定墻體結構的數量

剪力墻的合理數量按許可位移決定，按高層建筑規范中一般裝修材料。框架一剪力墻結構頂點位移與高之比u/H不宜大于1/700，裝修要求較高時u/H不宜超過1/850，在滿這個要求的前提下，增減剪力墻的數量。結構自振周期的合理范圍大致在：T1=（0.09-0.12）Ns式中：Ns-樓層數剪力墻數量多框架～剪力墻結構剛度就大一些，地震時周期短地震力也加大一些.材料耗量增大。日本震害調查表明：當每m2樓面平均剪力墻長度少于50mm長時，震害嚴重；在50～150mm之間時，震害中等：長150mm以上，震害輕微，目前我國尚無這方面的成熟經驗.設計中可根據工程具體情況，建筑物高度、地區設防烈度及參考上面方法取值。

3 肢截面設計情況分析

按墻肢截面高度與厚度之比，剪力墻墻肢可分為一般剪力墻、短肢剪力墻、超短肢剪力墻及柱形墻肢。一般剪力墻的墻肢截面高厚比大于8，短肢剪力墻的墻肢截面高厚比為5～8，當墻肢截面高厚比在3～5之間時為超短肢剪力墻，墻肢截面高厚比小于3時為柱形墻肢。一般剪力墻墻肢較長，抗側剛度大，能承受很大的水平及豎向荷載，因此無論是整截面墻還是整體小開口墻及聯肢墻的墻肢都應優先布置一般剪力墻。

根據短肢剪力墻具有的基本特點可以了解到，與一般的剪力墻不同，其具有的墻肢相對短一些，因此更適合現代的密集住宅設計工作，還能對原有的建筑自重進行降低，但是從抗震性能的角度來看，短肢剪力墻的抗震性能明顯要差于一般剪力墻。因此在地震發生頻率相對比較高的區域的建筑設計之中，設計人員一般不會選用這種墻體，因此設計人員可以增加常規剪力墻的數量，減少短肢不剪力墻的使用，對常規的剪力墻的墻肢也需要進行控制，避免墻體出現延性破壞的情況。

4 結束語

本文通過對這種具有框架結構特點的剪力墻建筑結構的設計工作之中的幾個設計問題進行了研究，首先對整體設計關鍵問題展開了婆媳，又對其中影響最大的兩方面設計情況展開了探討。剪力墻結構具有的優勢是比較明顯的，但是支撐其體系的框架結構構造卻相對比較復雜，設計人員不僅僅需要對建筑的基本設計需求進行了解，同時還需要研究其結構的受力情況，避免剪力墻的整體受力情況出現不合理之處。對于這種剪力墻的設計的研究工作還需持續進行，以便與將更為優質的新型剪力墻框架結構提供給設計人員。

參考文獻

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