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摘要：框架剪力墻結(jié)構(gòu)是目前高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式,其結(jié)構(gòu)主體的設(shè)計(jì)是否合理直接影響到工程建筑抗震能力和主體結(jié)構(gòu)的安全?？蚣艚Y(jié)構(gòu)融合了框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的各自特點(diǎn)，得到了很好的互補(bǔ)，合理的設(shè)計(jì)能夠突出該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，本文詳細(xì)論述了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中框剪結(jié)構(gòu)的問題分析與處理。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；框剪結(jié)構(gòu)；分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了要滿足規(guī)范要求，適應(yīng)市場(chǎng)需求，并進(jìn)行必要的抗震計(jì)算分析之外，最重要的就是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中會(huì)出現(xiàn)各種難題，在滿足功能和觀感條件下，如何做到安全經(jīng)濟(jì)合理是我們必須要考慮的問題。

1框剪結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)方法

（1）在各種約束條件下進(jìn)行的最優(yōu)化選擇過(guò)程就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在過(guò)程中要對(duì)結(jié)構(gòu)形式和建筑材料進(jìn)行綜合考慮，結(jié)構(gòu)體系包括框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)及框筒結(jié)構(gòu)等，建筑材料的形式包括鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)等。高層建筑的結(jié)構(gòu)主體和主要受力結(jié)構(gòu)就是框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻在下部樓層中的位移較小，能夠拉著建筑框架按照彎曲型曲線變形，大部分水平力由剪力墻來(lái)承受；上部樓層中位移會(huì)越來(lái)越大，外側(cè)趨勢(shì)越來(lái)越明顯，框架要做內(nèi)收拉著住剪力墻按照剪切型曲線變形。目前比較流行的框剪結(jié)構(gòu)施工工藝是：鋼筋大多是豎向?qū)负椭甭菁y連接，砼構(gòu)件成型模具可現(xiàn)場(chǎng)用木模板加工，搭設(shè)鋼管腳手架進(jìn)行支撐和承重。高層房屋結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)高度增加，所以水平力(風(fēng)荷載或地震作用)產(chǎn)生的位移及內(nèi)力就會(huì)迅速增大。而在低多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)樗搅Ξa(chǎn)生的影響很小，主要是以抵抗豎向的荷載為主，側(cè)向位移小，所以通?？梢院雎圆挥?jì)。

（2）上部樓層在外荷載產(chǎn)生樓層剪力很小的情況下，框架中也能夠出現(xiàn)很大的剪力，這種現(xiàn)象是因?yàn)榭蚣艹素?fù)擔(dān)外負(fù)荷所產(chǎn)生的水平力之外，還要負(fù)擔(dān)著拉動(dòng)剪力墻的附加水平力，但是剪力墻不但不會(huì)承受任何荷載水平力，還會(huì)給框架附加水平力承受負(fù)剪力。增加高層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，就是在結(jié)構(gòu)豎向平面內(nèi)部增加斜向的支撐形成組合框架式的結(jié)構(gòu)，這一做法在工程界已被廣泛的使用。側(cè)向位移和自振周期、保持承載力前提下的變形能力是結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)延性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，由此，結(jié)構(gòu)的剛度和延性可以用結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向位移量來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)。在高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中，除保證結(jié)構(gòu)有足夠的承載力，還要有足夠的剛度，要將維護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾的構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠的連接，同時(shí)承載力必須要大，還要將風(fēng)荷載作用下的位移值控制好，以確保居住和工作的條件良好?？蚣艚Y(jié)構(gòu)計(jì)算的各參數(shù)及計(jì)算結(jié)果指標(biāo)有極高的關(guān)聯(lián)度，又與結(jié)構(gòu)布局合理密切相關(guān)，因此必須有整體的考慮才能更好地解決該類結(jié)構(gòu)的計(jì)算問題。

2高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題分析

（1）剪力墻數(shù)量和位置的設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵，水平荷載在框架和剪力墻結(jié)構(gòu)間的分配設(shè)計(jì)，決定了高層框和剪結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下如何協(xié)同工作。因?qū)ㄖ庑蚊烙^的追求而限制了剪力墻布置長(zhǎng)度和位置，造成結(jié)構(gòu)位移控制成問題，同時(shí)也使剪力墻布置不均勻，使得某些連梁集中過(guò)大應(yīng)力而造成抗剪不滿足等。對(duì)于高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)，可能由于本身剛度比較差，所以在發(fā)生地震時(shí)變形就會(huì)非常嚴(yán)重，對(duì)于地震的防御力就很低。要運(yùn)用最直接、簡(jiǎn)單、清楚的計(jì)算方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，并要將結(jié)構(gòu)的受力和傳力途徑設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單、明確和直接。抗扭為主導(dǎo)的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件盡量還要出現(xiàn)。模板也是框架剪力結(jié)構(gòu)成型的重要構(gòu)成,需要注意因?yàn)橹гO(shè)模具、模板方法不當(dāng)，制作存有缺陷等因素，所導(dǎo)致墻體、柱的歪斜、側(cè)移,直到影響結(jié)構(gòu)墻、柱垂直度的情況。

（2）如果只在一個(gè)主軸方向布設(shè)剪力墻，就很可能造成兩個(gè)主軸方向抗側(cè)剛度產(chǎn)生非常大差異，而在沒設(shè)置剪力墻主軸方向會(huì)因剛度的不足，無(wú)法做到與另一個(gè)主軸方向相互間的協(xié)調(diào)，導(dǎo)致容易在振動(dòng)作用下的扭轉(zhuǎn)破壞。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在地震中受到較為嚴(yán)重的影響的，都是剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)以和施工中存在著剛度差、質(zhì)量偏心、平面存在凹凸不平等問題。將建筑物表面力作用中心和結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力剛度中心還有質(zhì)量重心靠近或重合，可以避免或者大幅減小在地震及風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

3高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題處理

（1）目前普遍使用的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，可以大幅強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，減少側(cè)移現(xiàn)象的發(fā)生。大開間的剪力墻可以將樓層最小剪力墻系數(shù)有效地控制在一定范圍內(nèi)，還能節(jié)約建筑成本，降低地震等對(duì)建筑物的影響。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使節(jié)點(diǎn)不要破壞，梁比柱的屈服要盡早發(fā)生。設(shè)計(jì)時(shí)不能僅在部分位置加裝構(gòu)件來(lái)進(jìn)行支撐，否則對(duì)整體側(cè)向剛度能力的提升范疇就顯得微乎其微。為分發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)抗震能力，同一層中的各柱兩端屈服歷程要越長(zhǎng)越好，底層柱底塑性鉸要晚些形成，要將梁、柱端塑性鉸出現(xiàn)盡可能的分散。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要非常注意抗震的作用，要按照雙向布置原則使受力方向的抗側(cè)剛度逐漸接近，從而形成一個(gè)良好的空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量避免單向布置。要在整體考慮下進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，即使計(jì)算后也要不惜調(diào)整多次，這樣才能達(dá)到結(jié)構(gòu)整體受力分布更均勻，造價(jià)更經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

（2）高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力較復(fù)雜和相對(duì)薄弱的位置，一定要引起足夠的重視。要提高、強(qiáng)化剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向抗扭曲的程度，就要有效控制好結(jié)構(gòu)周圍的環(huán)境。從各角度各方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，需要注意抗震等級(jí)平均軸壓比所帶來(lái)的影響和穩(wěn)定性的相關(guān)要求。連梁容易在梁端塑性屈服并且有足夠的變形能力，其在墻段充分發(fā)揮抗震作用前是不會(huì)失效的。要按照“強(qiáng)墻弱梁”的原則，來(lái)加強(qiáng)墻肢的承載能力，避免墻肢的剪切破壞以提高抗震能力。利用空間的充足性，來(lái)減輕結(jié)構(gòu)的重量。要使建筑物遇到地震時(shí)達(dá)到小震不壞、中震可修、大震不倒的目標(biāo)，就要通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)具備一定的塑性變形能力來(lái)吸收地震產(chǎn)生的能量，減弱地震破壞所帶來(lái)的影響。

4結(jié)束語(yǔ)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)因其發(fā)揮了擁有大空間自由靈活布置的框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，兼有剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)能提供較強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力，同時(shí)又制約了兩種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于各類新建高層建筑中。高層建筑框剪結(jié)構(gòu)是當(dāng)前施工的主要手段，是提高其發(fā)展的前提和關(guān)鍵。在進(jìn)行框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)做出進(jìn)一步的優(yōu)化，即可確保建筑結(jié)構(gòu)能夠更好的滿足于建設(shè)可靠性的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張啟盛.多高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及控制因素研究[D].西華大學(xué),2011.

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作者：李建安 單位：廣東都市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司