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摘要：在高层建筑结构设计中，钢筋混凝土框架剪力墙结构被广泛的应用。因此本文简要阐明框架剪力墙结构体系的受力特征，接着分析在这一结构中剪力墙的布置原则以及厚度和数量的确定，最后讨论了混凝土框架和剪力墙结构的连接方式。
关键词：高层建筑；框架剪力墙；结构设计
中图分类号：TU398+.2文献标识码：A
随着社会的快速发展，高层建筑的数量越来越多。由于剪力墙结构抗侧刚度较大，适当的预防侧移，而且具有很强的抗震效果，所以被广泛的应用于高层混凝土的建筑中。因此，在剪力墙的设计过程中，要根据施工的实际情况，掌握剪力墙受力的特点，选择合理的设计形式，保证剪力墙的设计更加安全、适用和可靠。本文将对高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题进行探讨。
一、框架剪力墙结构体系及受力特征
框架剪力墙结构就是在框架结构中，由一定数量的剪力墙或是利用电梯间的核心筒合理组成，这种结构体系既具有框架结构建筑平面布置的灵活性，有效土著较大空间的特点，又有剪力墙较大的侧向刚度和比较强的抗震能力，能够形成很好的双道抗侧力体系。这种结构体系符合抗震结构设计中的超静定、延性好以及有多道防线的要求，而且能够满足强度、延性和稳定的设计要求。
框架剪力墻的受力特性主要表现在两个方面：首先，变形协调。由于框架和剪力墙两种不同超静定的抗侧力结构组成，受力特性和变形性质也就不一样。在水平荷载的作用下，如果单独的框架呈现剪切变形，随着楼层的升高，水平位移的增长也就越慢，层间的位移角自上而下会逐层的增大。如果单独的剪力墙的变形曲线程弯曲性，随着楼层越高，水平位移增长越快，层间位移角会自上而下逐层的变大，由此可知，两者的位移角增长的方向是相反的。而在框架剪力墙结构中，水平力在两者之间的分别是按照位移协调的原理进行的计算分配。在框架剪力墙结构中，二者同处在一个结构单元中，能够互相取长补短，共同承担水平的荷载，在楼板水平刚度足够大时，使两者连接在一起，不会出现单独变形的情况。在平移的条件下，框架和剪力墙的变形协调相同，从整体上看，会呈现出弯切型变形。在楼层的下部当剪力墙的位移较小时，会拉着框架呈现出弯曲型曲线变形，水平力大都分担在剪力墙上；而在楼层的上部，剪力墙的位移越大，框架的顶部就会拉着剪力墙呈现出剪切型曲线变形。
其次，从受力状态上看，构由于楼层上部连杆的拉力和水平荷载的放线相同，加大了框架顶部的水平剪力，同时楼层下部连杆产生的压力与水平荷载方向相反减小了框架下部的水平剪力，这样就改变原来的压力分配，使框架最后承受的水平剪力分布的比较均匀，也会导致框架结构顶部楼层即便在外荷载产生的压力很小的情况下，由于框架分担了剪力墙的一部分的压力，从而使框架顶部出现很大的剪力，所以在纯框架结构中，有剪力墙肢等弯曲性构件时，必须按照框架结构进行内力计算，否则计算的框架顶部楼层就会偏小，从而产生安全隐患。
二、框架剪力墙的布置和数量
（一）剪力墙的布置
在进行剪力墙布置时，要求均匀、分散和对称以及周边。分散就是要求控制好剪力墙的数量，不能太少，而且刚度不要太大，要适中，因为刚度太大，墙承受的压力也比较大，很容过早的被破坏，处理起来难度也比较大，很难满足施工要求。在施工过程中不要因为局部发生损坏而影响到整体的性能，要保证不会使个别墙受力太集中；连续的尺寸不要太长，抗侧力构件数量相对多一些，分散一些。周边主要是考虑建筑物抵抗扭转的能力，能够保证刚度中心与平面中心吻合。在布置剪力墙时，使其保证对称，从而大大增强抵抗扭转的内臂力，有效提高抗扭转的能力。
剪力墙布置的具体位置应设置在平面形状变化的位置，通常是端角和角隅等部位的应力集中处，比如高层建筑的楼梯间、电梯间以及管道井处，都在一定程度上会削弱楼板的刚度，对框架剪力墙的设计造成不良的影响，因此，在建筑工程中，可以采用钢筋混凝土剪力墙来加固这些薄弱的部位。对于剪力墙的间距，原则上是随着建筑物不断的升高，抗震设防的烈度越高，取值越小。
（二）剪力墙的厚度
在框架剪力墙结构体系中，主要的边缘约束构件有边框柱和边框梁，根据相关的规定，带边框剪力墙的截面厚度主要根据两种情况来确定，一是在进行抗震设计时，一级和二级剪力墙的底部的厚度不得小于20cm，同时还要不小于层高的十六分之一；而是在其他情况下不得小于16cm，同时还要 不小于层高的二十分之一。边框梁的宽度应当与墙一样厚，而高度可以使墙厚的两倍。因此，剪力墙的厚度应该保证结构安全、经济合理等特点。另外，在一般情况下，由于基础的埋置深度比较大，导致底层层高较高，这也就要求底层的剪力墙厚度也比较厚。要尽量保证墙体的稳定的前提下，不要把较高楼层的剪力墙设计的太厚。
（三）剪力墙数量的确定
在框架剪力墙结构设阶段，柱、梁截面的尺寸可以由结构构造的要求决定。但是剪力墙的数量关系到整个结构体系的安全和经济的合理性，因为从抗震的角度来说，增加剪力墙的数量可以提升整个高层建筑物的抗震性能，但是从经济的角度来说，应当适量的减少剪力墙的数量，所以，对于剪力墙合理数量的计算要进行优化设计。剪力墙的合理数量按照许可的位移决定，在符合装修要求和框架剪力墙结构定点位移与高的比例的条件下，适当增减剪力墙的数量。要采用结构自振周期校核剪力墙布置的数量是否合理，在地震周期短和地震力大的地方，可以适当的增加剪力墙的数量增加结构的刚度，可以根据具体的施工情况和建筑高度以及地区设防烈度采用不同的方法取值。
三、抗震设计中框架和剪力墙的连接方式
在框架剪力墙结构设计中，连梁的强弱直接决定着整体结构的受力性能，关系到结构的抗震性能高低。在通常情况下，框架剪力墙的连接方式有以下两种方式：
（一）铰接方式
在采用铰接方式时，要考虑到连梁的约束作用，并通过楼板的强度保证框架与剪力墙的协调的性能。在建筑工程实际施工过程中，经常会在楼板开设洞口，就会明显削弱二者的协同的性能，剪力墙的约束能力就会减弱，也会减小整体结构的刚度，不符合平面布置应减少扭转的要求，还有可能使结构中最大层间的位移角和顶层位移角增加，导致剪力墙所承担的弯矩也会增加，不能有效的保证抗震设计黄总多道防线的要求，所以，在施工过程中，一般不采用铰接的方式。
（二）刚接方式
刚接方式主要通过连梁的刚度来保证框架和剪力墙的共同协调，连梁承担了比较大的剪力和弯矩，具有明显的约束作用，能够有效保证整体结构的协同工作的性能。在水平荷载的作用下，很好的控制建筑结构的侧向位移和扭转力。在遇到低于建筑设防烈度的地震时，保证连梁不受到破坏，不会应先管道整体结构的刚度，仍然处在弹性阶段形成抗震的第一道放线，有效对整体的主体结构起到保护作用。
四、结语
综上所述，框架剪力墙在建筑工程中发挥越来越重要的作用。因此，在进行高层建筑框架剪力墙结构设计过程中，要根据框架剪力墙结构的受力特征，对剪力墙进行科学的布置，采用合理的数量，选择适当的连接方式，不仅可以有效减少重复的工作，而且可以达到预期的经济目标。
参考文献：
[1] 曹爱群.浅谈高层建筑框架剪力墙结构的设计[J].工程与建设.2011(03)
[2] 陈冬惠.浅析高层建筑框架剪力墙结构设计中的两个要点问题[J].建材与装饰(中旬刊).2008(04)
[3] 崔维华.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].中国高新技术企业.2007(06)
[4] 邓育清.高层建筑框架剪力墙结构设计应用探讨[J].四川建材.2007(06)
[5] 李瑄.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].中国高新技术企业.2008(16)
关键词：高层建筑；框架剪力墙；结构设计
中图分类号：TU398+.2文献标识码：A
随着社会的快速发展，高层建筑的数量越来越多。由于剪力墙结构抗侧刚度较大，适当的预防侧移，而且具有很强的抗震效果，所以被广泛的应用于高层混凝土的建筑中。因此，在剪力墙的设计过程中，要根据施工的实际情况，掌握剪力墙受力的特点，选择合理的设计形式，保证剪力墙的设计更加安全、适用和可靠。本文将对高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题进行探讨。
一、框架剪力墙结构体系及受力特征
框架剪力墙结构就是在框架结构中，由一定数量的剪力墙或是利用电梯间的核心筒合理组成，这种结构体系既具有框架结构建筑平面布置的灵活性，有效土著较大空间的特点，又有剪力墙较大的侧向刚度和比较强的抗震能力，能够形成很好的双道抗侧力体系。这种结构体系符合抗震结构设计中的超静定、延性好以及有多道防线的要求，而且能够满足强度、延性和稳定的设计要求。
框架剪力墻的受力特性主要表现在两个方面：首先，变形协调。由于框架和剪力墙两种不同超静定的抗侧力结构组成，受力特性和变形性质也就不一样。在水平荷载的作用下，如果单独的框架呈现剪切变形，随着楼层的升高，水平位移的增长也就越慢，层间的位移角自上而下会逐层的增大。如果单独的剪力墙的变形曲线程弯曲性，随着楼层越高，水平位移增长越快，层间位移角会自上而下逐层的变大，由此可知，两者的位移角增长的方向是相反的。而在框架剪力墙结构中，水平力在两者之间的分别是按照位移协调的原理进行的计算分配。在框架剪力墙结构中，二者同处在一个结构单元中，能够互相取长补短，共同承担水平的荷载，在楼板水平刚度足够大时，使两者连接在一起，不会出现单独变形的情况。在平移的条件下，框架和剪力墙的变形协调相同，从整体上看，会呈现出弯切型变形。在楼层的下部当剪力墙的位移较小时，会拉着框架呈现出弯曲型曲线变形，水平力大都分担在剪力墙上；而在楼层的上部，剪力墙的位移越大，框架的顶部就会拉着剪力墙呈现出剪切型曲线变形。
其次，从受力状态上看，构由于楼层上部连杆的拉力和水平荷载的放线相同，加大了框架顶部的水平剪力，同时楼层下部连杆产生的压力与水平荷载方向相反减小了框架下部的水平剪力，这样就改变原来的压力分配，使框架最后承受的水平剪力分布的比较均匀，也会导致框架结构顶部楼层即便在外荷载产生的压力很小的情况下，由于框架分担了剪力墙的一部分的压力，从而使框架顶部出现很大的剪力，所以在纯框架结构中，有剪力墙肢等弯曲性构件时，必须按照框架结构进行内力计算，否则计算的框架顶部楼层就会偏小，从而产生安全隐患。
二、框架剪力墙的布置和数量
（一）剪力墙的布置
在进行剪力墙布置时，要求均匀、分散和对称以及周边。分散就是要求控制好剪力墙的数量，不能太少，而且刚度不要太大，要适中，因为刚度太大，墙承受的压力也比较大，很容过早的被破坏，处理起来难度也比较大，很难满足施工要求。在施工过程中不要因为局部发生损坏而影响到整体的性能，要保证不会使个别墙受力太集中；连续的尺寸不要太长，抗侧力构件数量相对多一些，分散一些。周边主要是考虑建筑物抵抗扭转的能力，能够保证刚度中心与平面中心吻合。在布置剪力墙时，使其保证对称，从而大大增强抵抗扭转的内臂力，有效提高抗扭转的能力。
剪力墙布置的具体位置应设置在平面形状变化的位置，通常是端角和角隅等部位的应力集中处，比如高层建筑的楼梯间、电梯间以及管道井处，都在一定程度上会削弱楼板的刚度，对框架剪力墙的设计造成不良的影响，因此，在建筑工程中，可以采用钢筋混凝土剪力墙来加固这些薄弱的部位。对于剪力墙的间距，原则上是随着建筑物不断的升高，抗震设防的烈度越高，取值越小。
（二）剪力墙的厚度
在框架剪力墙结构体系中，主要的边缘约束构件有边框柱和边框梁，根据相关的规定，带边框剪力墙的截面厚度主要根据两种情况来确定，一是在进行抗震设计时，一级和二级剪力墙的底部的厚度不得小于20cm，同时还要不小于层高的十六分之一；而是在其他情况下不得小于16cm，同时还要 不小于层高的二十分之一。边框梁的宽度应当与墙一样厚，而高度可以使墙厚的两倍。因此，剪力墙的厚度应该保证结构安全、经济合理等特点。另外，在一般情况下，由于基础的埋置深度比较大，导致底层层高较高，这也就要求底层的剪力墙厚度也比较厚。要尽量保证墙体的稳定的前提下，不要把较高楼层的剪力墙设计的太厚。
（三）剪力墙数量的确定
在框架剪力墙结构设阶段，柱、梁截面的尺寸可以由结构构造的要求决定。但是剪力墙的数量关系到整个结构体系的安全和经济的合理性，因为从抗震的角度来说，增加剪力墙的数量可以提升整个高层建筑物的抗震性能，但是从经济的角度来说，应当适量的减少剪力墙的数量，所以，对于剪力墙合理数量的计算要进行优化设计。剪力墙的合理数量按照许可的位移决定，在符合装修要求和框架剪力墙结构定点位移与高的比例的条件下，适当增减剪力墙的数量。要采用结构自振周期校核剪力墙布置的数量是否合理，在地震周期短和地震力大的地方，可以适当的增加剪力墙的数量增加结构的刚度，可以根据具体的施工情况和建筑高度以及地区设防烈度采用不同的方法取值。
三、抗震设计中框架和剪力墙的连接方式
在框架剪力墙结构设计中，连梁的强弱直接决定着整体结构的受力性能，关系到结构的抗震性能高低。在通常情况下，框架剪力墙的连接方式有以下两种方式：
（一）铰接方式
在采用铰接方式时，要考虑到连梁的约束作用，并通过楼板的强度保证框架与剪力墙的协调的性能。在建筑工程实际施工过程中，经常会在楼板开设洞口，就会明显削弱二者的协同的性能，剪力墙的约束能力就会减弱，也会减小整体结构的刚度，不符合平面布置应减少扭转的要求，还有可能使结构中最大层间的位移角和顶层位移角增加，导致剪力墙所承担的弯矩也会增加，不能有效的保证抗震设计黄总多道防线的要求，所以，在施工过程中，一般不采用铰接的方式。
（二）刚接方式
刚接方式主要通过连梁的刚度来保证框架和剪力墙的共同协调，连梁承担了比较大的剪力和弯矩，具有明显的约束作用，能够有效保证整体结构的协同工作的性能。在水平荷载的作用下，很好的控制建筑结构的侧向位移和扭转力。在遇到低于建筑设防烈度的地震时，保证连梁不受到破坏，不会应先管道整体结构的刚度，仍然处在弹性阶段形成抗震的第一道放线，有效对整体的主体结构起到保护作用。
四、结语
综上所述，框架剪力墙在建筑工程中发挥越来越重要的作用。因此，在进行高层建筑框架剪力墙结构设计过程中，要根据框架剪力墙结构的受力特征，对剪力墙进行科学的布置，采用合理的数量，选择适当的连接方式，不仅可以有效减少重复的工作，而且可以达到预期的经济目标。
参考文献：
[1] 曹爱群.浅谈高层建筑框架剪力墙结构的设计[J].工程与建设.2011(03)
[2] 陈冬惠.浅析高层建筑框架剪力墙结构设计中的两个要点问题[J].建材与装饰(中旬刊).2008(04)
[3] 崔维华.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].中国高新技术企业.2007(06)
[4] 邓育清.高层建筑框架剪力墙结构设计应用探讨[J].四川建材.2007(06)
[5] 李瑄.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].中国高新技术企业.2008(16)