高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計技術(shù)措施簡析

王志成

（中國中輕國際工程有限公司 100026）

由于人口數(shù)量的逐年增長，城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市建設(shè)用地越來越少，在此背景之下，高層住宅建筑工程的數(shù)量不斷增多。在高層住宅建筑工程當(dāng)中，框架剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用，與常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)相比，框架剪力墻結(jié)構(gòu)空間布置更為靈活，抗側(cè)力也比較大。為了保證高層框剪結(jié)構(gòu)得到更好運(yùn)用，本文深入研究高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計技術(shù)。

1 工程概況

某工程為住宅樓，地上18層，地下2層為停車室，地下室層高為5.5m左右，地上建筑的標(biāo)準(zhǔn)層高為3.4m，普通層高為5.0m。該高層建筑工程為Ⅶ度抗震設(shè)防，地基基礎(chǔ)等級為甲級，建筑場地類別為Ⅲ類，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。

2 高層框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點分析

2.1 優(yōu)點

高層框剪結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點為整體性能較好，經(jīng)濟(jì)性顯著，空間連接性比較穩(wěn)固，剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的側(cè)向剛度，使得該結(jié)構(gòu)在水平作用力之下，會產(chǎn)生非常小的位移，結(jié)構(gòu)用鋼量明顯減少。在高層住宅建筑工程當(dāng)中，設(shè)計人員經(jīng)常將整體空間劃分為不同的區(qū)域空間，各個區(qū)域空間均具備良好的功能，分隔墻能夠?qū)⒔ㄖ幼】臻g與客廳空間分割。現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的合理運(yùn)用，能夠保證承重墻與分隔墻有效結(jié)合，保證高層住宅建筑工程的總體效益得到全面提升。

此外，在高層住宅建筑工程當(dāng)中，運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒎块g內(nèi)部的梁、柱有效隱藏，使得建筑室內(nèi)空間可用度不斷提高，建筑室內(nèi)更為美觀。剪力墻結(jié)構(gòu)特別簡單，布置也比較方便。與傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)相比較來講，框架剪力墻結(jié)構(gòu)能夠承受更多的豎向荷載與水平荷載，故該技術(shù)在城市高層住宅建筑工程中應(yīng)用較多。

2.2 缺點

框架剪力墻結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點，但是，也存在一定的缺陷，比如，因為剪力墻結(jié)構(gòu)采用混凝土墻體較多，使得高層住宅建筑工程的自重較大。框架剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度特別大，當(dāng)外界地震作用力較明顯時，建筑工程受地震的影響較大。框架剪力墻結(jié)構(gòu)配筋率比較低，在一定程度上降低了結(jié)構(gòu)延性，框架剪力墻之中的很多墻體肢軸壓較低，對結(jié)構(gòu)承載力影響較大。

3 高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計技術(shù)措施研究

3.1 合理布置剪力墻

在高層框剪結(jié)構(gòu)之中，剪力墻的具體位置、數(shù)量與現(xiàn)狀，包括其截面尺寸，對框剪結(jié)構(gòu)剛度影響特別大，特別是剪力墻的數(shù)量與具體位置，直接決定了結(jié)構(gòu)實際剛度。故合理布置剪力墻至關(guān)重要。在布置高層框架剪力墻時，抗震設(shè)計人員要特別注意以下幾點：

第一，結(jié)合剪力墻在高層框剪結(jié)構(gòu)之中的具體位置，嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)范來布置。例如，高層建筑當(dāng)中的抗震墻適合布置在樓梯間當(dāng)中，但是，抗震設(shè)計人員要保證剪力墻所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較小。高層建筑房屋全高需要抗震墻的貫穿。如果高層建筑房屋的長度較大，縱向抗震墻的剛度明顯提升，不適合在高層住宅建筑端開間位置布置剪力墻。抗震剪力墻兩端部位需要連接另一個方面的端柱。

第二，在高層框剪結(jié)構(gòu)之中，剪力墻結(jié)構(gòu)需要布置在高層框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中，抗震設(shè)計人員還要嚴(yán)格控制剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量，并結(jié)合框剪結(jié)構(gòu)的特點，進(jìn)行科學(xué)布置。想要進(jìn)一步提升高層建筑框剪結(jié)構(gòu)的抗震效果，抗震設(shè)計人員要結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特征，保證剪力墻結(jié)構(gòu)布置更為合理，進(jìn)而更好的提升高層建筑抗震性能。

3.2 剪力墻抗震設(shè)計要點

結(jié)合混凝土規(guī)范中的內(nèi)容能夠得知，在高層框剪結(jié)構(gòu)之中，框架部分支剪力墻要超過底部的 0.3%，分布筋水平最小配筋率與垂直分布最小配筋率不宜小于0.25%。通常情況下，建筑連梁應(yīng)力位置，包括溫度比較高的部位，抗震設(shè)計人員可以提高剪力墻結(jié)構(gòu)水平分布配筋率。

高層框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計原則為“強(qiáng)墻弱連梁”，由于高層建筑的建設(shè)高度比較高，綜合考慮超限梁塑性鉸，故抗震設(shè)計人員要結(jié)合墻肢部位，并根據(jù)墻肢截面，做好相應(yīng)的驗算工作，進(jìn)一步提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

在高層框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中，連梁的重要作用不言而喻，通過加強(qiáng)剪力墻連接設(shè)計，結(jié)合連梁的分布情況，將地震力進(jìn)行有效分配，保證墻肢屈服比連梁屈服晚，真正達(dá)到強(qiáng)剪弱彎的目標(biāo)。對于抗震設(shè)計人員來講，還要調(diào)整原有的計算模式，結(jié)合高層框剪結(jié)構(gòu)特點，考慮到結(jié)構(gòu)的整體性，可以適當(dāng)調(diào)整洞口的高度，保證連梁抗剪能力的更好提升。如果損傷的連梁對豎向荷載作用效果較小時，設(shè)計人員可以結(jié)合獨立墻肢圖計算結(jié)果，重點研究多遇地震剪力墻的重要作用。

此外，在高層框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中，抗震設(shè)計人員還要加強(qiáng)工程基礎(chǔ)和地下室的設(shè)計，高層建筑工程采用箱形基礎(chǔ)比較多，將地下室與其上部結(jié)構(gòu)視為一個整體，不斷減小建筑工程地下部分對地上部分產(chǎn)生的影響。抗震設(shè)計人員要綜合考慮工程地基基礎(chǔ)與上部建筑間的關(guān)系。

提升連梁施工強(qiáng)度，能夠保證高層建筑應(yīng)力分布不均問題得到更好解決。通過加強(qiáng)連梁結(jié)構(gòu)布置，連梁能夠?qū)⒅車鷳?yīng)力傳遞到墻肢，墻肢能夠更好的分擔(dān)總應(yīng)力，防止墻肢全截面受拉現(xiàn)象的發(fā)生，從而真正達(dá)到提升高層建筑抗震性能的目標(biāo)。

3.3 樓層面板選型設(shè)計要點

因為該工程的主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，想要更好的提升柱和剪力墻之間的協(xié)調(diào)性能，提高高層建筑整體結(jié)構(gòu)的施工強(qiáng)度，抗震設(shè)計人員可以采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)。高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計人員要明確各項規(guī)范要求，例如，框剪剪力墻結(jié)構(gòu)的周期比、剪重比與軸壓比等，并做好框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布置工作，在提升高層建筑結(jié)構(gòu)安全性的同時，不斷減少用鋼量，保證建筑結(jié)構(gòu)整體性更好。

如果框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中的剪力墻出現(xiàn)較大的裂縫，剪力墻的剛度會逐漸下降，因此，為了避免剪力墻出現(xiàn)裂縫，抗震設(shè)計人員需要做好第二道防線設(shè)計工作。通過科學(xué)設(shè)置第二道防線，能夠保證剪力墻結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。合理利用框架系統(tǒng)作用，將剪力進(jìn)行有效分配，并調(diào)整好框架剪力，采用有限元分析方法進(jìn)行分析。一般來講，在0.4H到0.8H間，高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)最大層之間會出現(xiàn)相對位移，并根據(jù)框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中的框架結(jié)構(gòu)特點，對于0.4H以上位置的框架，抗震設(shè)計人員可提升剪力墻承載力。

另外，抗震設(shè)計人員還要對項目空間有限元進(jìn)行綜合分析，保證受拉墻肢與受壓墻肢剪力分布更為均勻。如果是級別比較高的抗震墻，在實際設(shè)計時，想要更好的降低受壓墻肢承載力，提升受拉墻肢承載力，設(shè)計人員需要將受壓墻肢剪力、設(shè)計彎矩乘1.25。

由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，建筑工程的功能也越來越多樣化，框剪結(jié)構(gòu)因為布置更為靈活，在高層建筑當(dāng)中具有良好的應(yīng)用效果。在高層框剪結(jié)構(gòu)之中，其內(nèi)部的剪力墻能夠形成良好的筒體，經(jīng)過有效組合之后，最終形成以框架為核心的筒體結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過合理介紹了高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計技術(shù)措施，如合理布置剪力墻，提出剪力墻抗震設(shè)計要點、樓層面板選型設(shè)計要點等等，能夠保證高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平得到更好提升，不斷減小地震對高層建筑產(chǎn)生的影響。在該高層建筑工程當(dāng)中，運(yùn)用以上設(shè)計方法，不僅能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的完整性，而且有效避免了建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。