浅谈高层建筑框架剪力墙结构抗震设计

浅谈高层建筑框架剪力墙结构抗震设计摘要：框架剪力墙结构亦被称为框剪结构，它对竖向布置繁杂或平面、水平荷载较大的高层建筑十分适用。框架剪力墙的性价比较高，因此在国内有很广泛的应用。本文主要论述了高层框架剪力墙结构在抗震设计方式中的一些看法。关键词：高层建筑; 框架剪力墙结构; 抗震设计Abstract: The frame shear wall structure is also referred to as the frame shear wall structure on the vertical layout, it is plicated or flat, horizontal load of high-rise buildings is applicable to larger. Frame shear wall of high cost, so it is widely used in domestic. This paper mainly discusses the tall frame shear wall structure in seismic design of some of the views.Key words: high-rise building; the frame shear wall structure; seismic design中图分类号 :TU208.3文献标识码： A 文章编号：前言随着社会的开展，框架与剪力墙结构体系在高层建筑中越来越被广泛采用。而在同一结构中同时使用框架和剪力墙两种结构体系，把两者结合起来共同承受竖向和水平荷载，不仅大大减少了结构本身的侧移，而且有效提高了结构的抗震能力。研究结果说明地震作用下，框剪结构中的剪力墙，几乎承担了总水平地震作用的80%以上，所有框架所承担的水平地震作用之和不到总值的20% ，由此看出框剪结构中的剪力墙在抗震方面起着主导作用，如何合理地确定框架一剪力墙结构中的剪力墙的布置和数量问题一直是国内外学者研究的课题，其设置的位置和多少直接影响到了结构的抗震性能和经济效益。1 改善框剪结构的抗震性能1.1设置多道防线一个抗震结构体系应该由假设干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。在发生地震时，建筑物自身内部、外部赘余杆件吸收和消耗大量的地震能量，减轻地震灾害。对于框剪结构是延性框架和抗震墙两个系统组成，具有两道防线，一道是墙体，一道是框架。1.2加强框架的抗震性能加强框架的角柱。角柱是连接纵横框架的枢纽，要增加框架的空间整体性，就要加强角柱的抗剪性能。 沿周圈框架平面按K形支撑和X形支撑布置一定数量的钢筋混凝土抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板，能有效克服框架的剪力滞后现象，显著提高框架的整体性和抗侧刚度，减少结构的整体侧移，特别有利于减少层问侧移。但这种结构的延性较差，因此，可以在墙板上开十字形结构竖缝，使之出现薄弱部位，形成延性耗能墙板。设置偏交斜撑等赘余杆件，用弯曲耗能代替周边耗能。1.3加强整体结构的抗震性能实行机构控制，实现总体屈服机制。在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰，对塑性铰发生的区域，顺序及塑性程度进行控制，使得结构在强震下能形成最正确耗能机构。在水平作用下，使水平构件先于竖向构件屈服，最后竖向构件底部屈服。 使结构的刚度和承载力相匹配。使结构的刚度和延性相匹配。1.4考虑填充墙变化的抗震包络设计建筑结构设计经验说明，框剪结构的填充墙数量在一定程度上是一个不确定的量，带填充墙框剪结构在不同层的数量变化而产生一定的变化。所以地震作用产生的层剪力本应首先在框架与填充墙之间分配，但考虑到允许填充墙的位置在一定范围内变化，可以偏于平安地由框架及剪力墙承担承担全部地震剪力，按此方法计算设计的框剪结构可在总体上包络住由于填充墙数量和位置的变化二产生的地震内力的变化。1.5裙房偏置的高层结构地震扭转控制主群偏置且相连的高层建筑结构计算符合刚性楼盖假定时可参照以下建议进行扭转计算和抗扭控制。 宜采取小震计算控制和大中震抗震措施并重的原那么，尤其不可无视大中震时的抗扭构造措施。 当扭转位移比1.35时，双向地震作用明显，应进行双向地震作用计算。 宜在结构平面上大致划分出受扭敏感区和质心区，进行经济有效的抗扭计算控制。受扭敏感区内的竖向构件在大中震下的扭矩不可无视，且处于有扭矩作用的复杂受力状态。其抗扭构造除满足标准要求外，宜按强扭弱弯采取适当增加抗扭构造的措施。1.6剪力墙底部加强部位最小厚度的适当取值 剪力墙墙厚按层高确定，还受到轴压比限制。 对一字形墙体稳定性较差的特点，在没有加厚墙体可能性的前提下，可采用一定的构造措施，以满足稳定性的要求。1.7地震作用方向的合理运用 引入水平力与整体坐标夹角的目的，是为了满足结构设计的需要，验算在不同方向下结构的受力和变形情况，使结构趋于平安。沿着水平力的不同方向，建筑结构会表现出不同的刚度性质，这就意味着相同的地震力沿着不同的方向作用于结构，结构反应的剧烈程度也会不同，所以存在一个最不利地震作用方向(即结构平面的主轴)，使得结构沿该方向的地震反应最为剧烈。 对于包含斜交抗侧力构件的结构，不管地震作用沿哪个方向，都无法同时保证所有的构件处于最大的内力状态，所以抗震标准中规定，包含有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。 对于包含斜交构件的结构，每个构件的最大风荷载作用也是有所不同的，要保证所有构件计算的风荷载都按最大风荷载作用方向，只能通过修改水平力与整体坐标的夹角，在不同角度下计算，尽量顾及到每个构件能取到最大迎风面积，整个结构的设计可以基于屡次计算的结果，每个构件取最大值。2 框剪结构的抗震设汁与计算在现行标准的抗震分析中采用协同工作计算法，即采用框架弹性刚度和剪力墙弹性刚度组成并联体结梅模型，计算出结构弹性自振周期。按众值烈度计算弹性地震作用F，并将F按弹性刚度比值分配给框架和剪力墙。该计算方法不能反映出因剪力墙开裂、刚度在局部发生突变而引起墙体转动给结构带来内力重分布，这样显然与实际情况有误差。因此，有必要作如下调整：2.1在整体按弹性方法计算的根底上，允许个别构件、个别部位按弹塑性性质对刚度进行调整，也允午局部考虑塑性内力重分布进行计算。2.2据空间有限元程序分析结果：受拉墙肢刚度退化后，实际受压墙肢承受了90%的总剪力而受拉墙肢仅承受了10%，墙肢受剪严重不均匀。为此对于一、二级抗震墙，受压墙肢的设计弯矩和剪力应乘以1.25，而受拉墙肢可降低1020%。2.3加强连粱是改善墙肢应力分配不均的有效途径。通过合理的结构布置，使连梁能够向各片墙肢传递更多轴向力，让各墙肢尽可能地平均分担重力而防止出现某墙肢全截面受拉的情况，从而也改善了墙肢承受剪力不均的状况。对连梁的设计应符合：(1)控制连粱端部的剪应力不大于0.15C，以保证连粱具有足够的截面和抗剪能力。(2)连粱的剪跨比不应小于1.0，当剪跨比过小时可用水平缝将连粱分隔成两根等高连梁。(3)根据梁端实际抗弯配筋量并考虑钢筋超强效应的条件，使连梁的受剪承载力大于受弯承载力。3 调整框架的剪力3.1为了承受由于剪力墙开裂刚度降低而转移给框架的剪力，并保证框架作为二道防线应具备一定受剪承载力储藏，在按剪力墙框架协同工作分析所分配的剪力根底上，再对框架剪力进调整。3.2空间有限元程序动力分析结果显示：框剪结构最大层问相对位移多发生在0.4H0.8H之间，根据结构中框架的受力特点。对0.4H以上局部的框架适当提高抗剪承载力及延性。结语:框架一剪力墙结构中，框架与剪力墙起到了很好的互补的作用，对于抗震要求较高的地区是一种非常适宜的结构形式。框架一剪力墙结构设计的合理与否，会直接影响到建筑物的平安使用与技术经济指标的上下。本文结合实例工程，遵循“均匀、分散、对称、周边的原那么，对剪力墙数目进行了合理确实定，计算结果和实际工程建设验证了该工程抗震设计的的合理和可行性，实现了较好的社会经济效益。参考文献：1梁启智，冯建平，王中慧.高层建筑框架一剪力墙结构设计实例M.广州：华南理工大学出版社，2022.2中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计标准(GB500112022)M北京：中国建筑工业出版社，20223王长新，沈蒲生.剪力墙结构在地震作用下的非线性分析J.湖南大学学报，2022，21(6)：95100.