高層建筑框架—剪力墻結構防震設計技術要點探究

潘風武

摘要：隨著高層建筑的逐漸涌現，做好剪力墻防震設計工作顯得十分重要。本文在對高層建筑框架-剪力墻的相關概念進行綜合闡述的基礎上，分析了高層建筑框架-剪力墻結構防震設計的注意事項，并論述了高層建筑框架-剪力墻結構防震設計要點，以期為相關人士提供借鑒和參考。

關鍵詞：高層建筑；剪力墻；防震設計

現階段，社會民眾的建筑風格呈現多元化的發展趨勢，建筑結構也隨之發生了一系列改變。盡管我國的高層建筑施工技術已經漸趨完善，但仍不可避免的存在一些問題，高層建筑的框架設計和剪力墻的防震性能不佳仍制約著高層建筑的更好發展。因此，探討高層建筑框架-剪力墻結構防震的設計要點，具有十分重要的現實意義。

一、高層建筑框架-剪力墻概述

框架-剪力墻主要包括框架和剪力墻兩個方面的內容。通過對框架剪力墻的結構進行合理調整，能夠有效強化其抗力形成，被作為一種科學的抗震材料應用于建筑過程中。在設計框架剪力墻的過程中，應將主軸位置作為科學的參考依據，將剪力墻設置在平面形狀的改變處。調查研究結果顯示，隨著建筑高度的增加，剪力墻結構會產生一定的水平側應力，因此，應將提升結構側向的剛度作為出發點和落腳點，實現對水平形變的平衡與調整，從整體上防控結構變形的進一步加大，從而起到良好的防震效果。

二、高層建筑框架-剪力墻結構防震設計的注意事項

（一）特點

框架剪力墻主要是由框架和剪力墻兩個部分共同組成，而這兩個部分當中的框剪結構實際上有著完全不同的受力特性和變形特征。在實際的復雜受力環境下，框架剪力墻有著一定的變形特點，例如在受到水平方向的作用力后，剪力墻會優先出現彎曲，并以主框架為變形方向，轉變為剪切形態，為了保證建筑整體的穩定性，需要借助平面剛度的擴大實現樓板與墻體的協同作用，從而保證二者之間的水平位移的一致性。

在受力特點方面，框架剪力墻所應用的梁柱線性桿件主要以框架的方式進行受力，其中，豎向懸臂與框架剪力墻當中的剪切兩直接連接，而剪力墻則通過彎曲結構，保持對二者的支撐。在進行受力時，由于剪力墻于框架之間借助樓板進行相對位置的穩定，因此框架在隨著受力不斷增大的過程中，導致剪力墻發生一定程度的位移。建筑實際中，建筑樓層的高低決定了剪力墻位移距離的變化規律。例如，樓層越高，剪力墻的位移水平會相對較大，而樓層高度相對較低，剪力墻的位移變化水平偏也會相對較弱。剪力墻與框架之間實際上屬于協同工作狀態。對于不同的受力狀況來說，剪力墻所處的框架結構當中的側向剛度要遠遠高于框剪結構自身的側向剛度，因此，在建筑實際的受力環境當中，水平方向力的作用下剪力墻會優先進行力的承受和分配，因此其受力會遠超過框剪結構的框架。在這種環境之下，梁柱之間的彎矩十分接近，設計方需要通過對內力進行計算，努力縮小梁柱規格。

（二）注意事項

由于建筑當中的剪力墻與框剪結構之間存在差異，因此在進行剪力墻設計時應當充分注重抗側力結構的變形狀態。設計人員要求能夠在變形狀態的受力環境當中尋找到一個符合建筑墻體穩定程度的均衡點，以此來進行對于受力變化的調整。其中，水平力基于負載狀況下，框架與剪力墻之間會進行協同，共同承受負荷。但是隨著建筑樓層的不斷增加，其在水平方向上的受力情況會大幅度提高，繼而帶動其水平位移的增長。當樓板水平高度達到臨界值后，框架會發生與剪力墻之間的相互融合，從而不會再出現某一環節單獨變形的問題。而當框架剪力墻處于平移階段時，二者之間由于受力的協調能力遠低于水平方向受力，會發生一定程度的整體變形，這要求設計人員需要充分考慮框架本身所具有的內收趨勢，并通過對剪切曲線變形加以控制來實現對于框架拉剪力的控制。

隨著建筑技術的發展和創新，現代建筑設計也能夠將技術和實際建筑時用需求的契合度提升到前所未有的高度，從而使高層建筑的剪力墻結構強度能夠依據設計創新得到全面的提升。目前的建筑設計技術領域，通常要求將抗震設計作為主要的設計出發點，并且通過控制墻體長度和厚度比例的方式進行倍數關系標準要求。此外，設計當中還應當堅持分散原則，通過對于抗側力構件布置方式調整，使其保持離散狀態，從而使剪力墻能夠達到剛度和彎度兩個方面的要求。

三、高層建筑框架-剪力墻結構防震設計的要點分析

（一）框架剪力墻的防震性能提高

對于框架剪力墻的整體防震性能來說，首先需要進行結構角柱的重新設計。在剪力墻內部，角柱的主要作用為對于橫梁和縱梁兩個部分框架進行連接，這部分內容是剪力墻整體發揮穩定性能的關鍵。在進行外圍框架平面設計師沒要求設計人員能夠對剪力墻的墻板數量、框架剪力滯后情況等具體問題進行分析，并通過計量方式，對位移數據進行統計，其中層間位移的變化情況最為重要。同時，設計人員還應當充分了解框架結構當中存在的結構延性特點，對于延性不良的框架結構，應當采用十字開口設計進行整體結構調整，同時針對強度不足的薄弱環節，應當進行耗能墻板的裝設，提高其延性。對于部分框架結構當中存在的贅余構件，則可以嘗試通過斜撐、偏交等方式，轉變其耗能特點，從而提高框架剛度。

剪力墻結構在防震性能方面的提升策略主要體現在梁柱結構以及肢墻面積兩個方面，其中梁柱結構作為補強件，需要結合具體的建筑環境進行增添。部分框架剪力墻由于斜向縫隙的限制，容易出現不規則拓展或者墻體受力后出現破壞，此時應當通過加裝多個梁柱結構的方式，來實現墻體的受力補強；肢墻面積的選定和設計應當以盡可能縮減為基本思路，通常來說，框架剪力墻的形式通過多組件、多肢墻的設置能夠有效對進行裂縫的控制，設計當中需要較多的肢墻數量，盡可能地縮減單位肢墻面積[1]。

（二）優化抗震性能

框架剪力墻的抗震性能優化主要通過機構控制以及協調剛度兩個方面來完成。其中，結構控制要尊重整體的屈服效果。設計人員在進行設計時，需要通過對建筑所在地的地理環境、框架剪力墻的結構進行分析的方式，明確機構控制的原則。一般情況下，在框剪結構加裝專用的塑性鉸，能夠有效提高框架剪力墻自身的抗震水平。塑性鉸所預留的空間位置能夠實現優良的耗能，從而有效環節地震發生時水平方向的受力[2]。

在協調剛度方面，由于框架剪力墻在參數方面存在天然差異，因此在理論層面，框剪結構當中的構件無法在地震發生時統一發揮作用，受到地震橫波影響，框剪結構當中的各個構件會被逐個擊破，而造成整體損壞。這就要求在進行框剪結構設計時需要采取構件的有機結合方式，改變原有構件之間的軸壓比?？蚣艚Y構中剪力墻需要向兩邊進行收束，提高其延展性，最終達到剛度增強的效果。

四 、結語：

在高層建筑中，框架剪力墻的整體結構設計是否科學對其防震性能產生了直接影響。因此，設計人員應將提升防震性能作為著力點，對剪力墻的數量和形式進行合理安排和設計，為社會民眾的居住安全提供方便。

參考文獻：

[1]李曉莉. 高層建筑框架-剪力墻結構防震設計技術要點[J]. 科技視界，2016（06）：299+316.

[2]沈松. 高層建筑框架-剪力墻結構隔震設計之時程分析[J]. 江西建材，2017（09）：24-25.