高层框架剪力墙结构抗震设计研究

王晓光

摘要：生产力水平的进一步提高，推动了我国各行业的迅速发展，就建筑行业来说在生产力不断提高的今天，生产能力也有了进一步的提升。各类高层建筑的出现为我国城市集约用地提出了新的方向，但同时高层建筑框架剪力墙结构设计优化问题，也是在高层建筑建设过程当中十分引人关注的要点。因此本文针对高层框架剪力墙结构的抗震优化设计以X市 H酒店为例展开探究。

关键词：高层建筑;框剪结构;抗震设计

分类号：TU973.31

根据我国行业的相关规范规定，建筑层数达到10层以上或者建筑整體高度大于28米的住宅建筑统称为高层建筑。从上世纪90年代开始，伴随着我国市场经济的进一步繁荣，国内高层建筑数量也得到迅速增长，作为一种新型的结构体系，高层框架剪力墙结构在现代高层建筑设计当中应用十分广泛[1]。近几年来，对于高层框架剪力墙结构的设计优化问题，我国学者也展开了广泛的论述研究，但总体来看，其研究领域大多关注于框剪结构的设计，而关于高层框剪结构抗震检测与优化相关研究较少，因此本文针对此方面的内容展开相关研究。

1 工程介绍

在本次施工中，H酒店共有25层，其总高度小于100m，经测量高度为98.673m，对其进行抗震结构设计，采用现浇混凝土框剪结构，主楼与裙房通过设置抗震缝的方式提高防震效果。裙房相邻地下室平时用做车库，战时为6级2等人员庇护所。

1.1 结构计算与分析

建筑侧墙采用静止土，压力系数0.5，地下室底板和侧墙采用的是现浇钢筋混凝土结构，经测定，其防水等级为2级。另外地下室中底板与外墙均采用的防水混凝土，埋深<10m，抗渗等级P6，大于等于10m，防渗等级P8[2]。在本工程中，建筑与裙房之间设置有防震缝，地下室属于超长结构未设防震缝，主楼与地下室上部结构设置有沉降后浇带，其他部位间隔35m设置有一道伸缩后浇带。通过现场测定，建筑结构信息如下表1所示。

1.2 楼板设计

楼板设计的相关数据如下图1 所示。

1.3 梁设计

梁设计相关数据如下图2所示;

1.4 竖向构件设计

2 防震技术分析

2.1 连梁位置设置在剪力墙洞口上方

为了保证剪切破坏发生的时间要晚于连梁弯曲破坏时间，在抗震过程中考虑通过增设分配箍的方式来实现。塑性铰能够在发生地震的同时消耗掉大量的地震能量，这在很大程度上可以保护建筑整体结构，降低地震能对建筑整体结构的影响。因此，在实际的设计过程中应当要通过设置连梁的方式来提高建筑整体的抗震性能[3]。

2.2 抗震计算方法

就当前抗震分析的实际操作而言，一般采用协同工作计算法对于建筑的抗震能力进行分析，此种分析方法将剪力墙与框架弹性刚度进行组合，利用弹性自振周期进行评估。弹性地震作用按弹性刚度的比值相应的分配给剪力墙和框架，但是利用此种方法也存在一定的局限性，便是当剪力墙出现开裂或者是出现局部变化，那么这种计算方法所能起到的参考作用便大打折扣。因此，也可以积极的寻求其他的方法优化抗震计算：

（1）保证整体弹性，具体来说可以对部分关键结构进行调整，提高其弹性刚度，如下图4 所示。

（2）对有限元进行分析，我们可以得到这样的结论：受拉墙肢和受压墙肢承受总剪力的能力不均，二者之间所能承受的总剪力比为9：1，也正因如此，在设计过程中考虑对于受拉墙肢承载能力进行提高，将受压墙肢剪力与设计弯矩乘1.25。

（3）对连梁强度的提高。连梁在建筑整体抗震结构中所起到的作用十分关键，提高连梁强度，优化连梁结构设计能够让墙肢均匀地分担总应力，这样做能够有效的防止出现某墙肢全截面受拉，提高建筑整体的抗震能力。

（4）当框剪结构出现裂缝时，整体的抗震强度将会有很大程度的下降，剪力墙刚度也因为裂缝的存在影响整体抗震效果。因此，从建筑整体的安全角度出发，考虑设置二道防线，双重保障，减少突发状况对建筑安全造成的影响。因此，在设计第二道防线时，应当要从承受剪应力角度出发，通过对于框剪结构进行分析，优化设计来提高剪力的分配合理性。一般来说，0.4～0.8H高层框剪结构最大层间会出现相对位移，结合结构受力特点进行分析，考虑对0.4H之上的框架进行优化设计，提高其抗剪承载力[4]。

注：M1—结构分许所得弯矩值;M—设计过程中所应用的弯矩值;MW—建设过程中相应的极限弯矩值。

3 结语

就高层建筑而言，框架剪力墙结构是常用的一种建筑结构方式，能够有效的提升高层建筑的抗震效果，但是在实际建设过程当中，往往存在框架剪力墙结构设计不合理的现象。这些现象存在都在很大程度上影响到高层建筑的结构安全，需要我们在开展建设工作的过程当中，多加注意，严格进行控制管理，最大限度的降低其可能造成的影响。

参考文献：

[1]黄锡俊.高层剪力墙结构设计几点认识[J].商品与质量，2021（20）

[2]王威，任英子，苏三庆等.高层剪力墙抗震理论发展——从高强高刚到震后可恢复设计[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2019，51（4）：493-502.

[3]孙柏涛，张博，闫培雷.基于IDA方法的高层剪力墙结构抗震能力影响因素分析[J].震灾防御技术，2018，13（4）：851-859.

[4]戴君武，景铭，刘永彬.金属连梁阻尼器在高层剪力墙结构的设计方法[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）， 2018，34（6）：1026-1035.

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