建築工程論文：高層建築框剪結構設計探討
建築框剪結構是框架結構和剪力牆結構二者的結合，透過吸取各自優勢，確保建築平面佈置具有較大使用空間的同時，又具有較好的抗側力效能。下面是小編收集整理的建築工程論文：高層建築框剪結構設計探討，希望對您有所幫助！
摘要:經濟快速發展的同時，推動建築行業迅速發展。建築規模逐漸擴大，建設樓層高度越來越高。框架剪力牆結構由於具有較大的延性和耗能能力，在一定程度上能夠適應地震對結構產生的強迫變形，因此在高層建築中被廣泛應用。本文結合工程例項，對高層建築框架剪力牆結構設計進行簡單探討。
關鍵詞：高層建築；建築結構；框架剪力牆結構；結構設計
一．引言
剪力牆結構主要包括連梁和牆肢兩種結構，具有整體效能耗、剛度大、抵抗水平力強及承載能力強等優點，被廣泛應用在高層建築結構設計中。本工程就是應用剪力牆結構的典型案例。高層建築樓層層數為19層，包含地下室1層，地上部分18層，建築總高度為58米，主要採用剪力牆結構。
二．工程概況
某工程總建築面積為102972.32㎡，總用地面積為16201.5㎡，地上建築面積為81003.52㎡，地下建築面積為64802.02㎡。該工程包括地上部分32層建築2棟，12層建築1棟。建築抗震設防烈度為7度，三棟建築均在地下一層和二層設定地下車庫和裝置用房。考慮到建築抗震及結構安全因素，擬定採用框架剪力牆結構。
三.框架剪力牆結構特徵
建築框剪結構是框架結構和剪力牆結構二者的結合，透過吸取各自優勢，確保建築平面佈置具有較大使用空間的同時，又具有較好的抗側力效能。建築採用框剪結構時，可以單獨設定剪力牆，同時可以利用管道井、樓梯間和電梯井等牆體，因此被廣泛應用到各類房屋建築中。
由於框架結構的變形屬於剪下型，建築上部層間的變形相對較小，而下部層間變形相對較大。而剪力牆結構變形屬於彎曲型，下部的層間變形相對較小，上部層間變形相對較大。框剪結構融合了框剪結構和剪力牆結構的優點，透過協同工作變形，形成彎剪變形，從而是結構剛度得到提升。
從受力特點方面來看，由於同框架結構的側向剛度相比，框剪結構中的剪力牆側向剛度要大得多，在水平荷載作用的一般情況下，約80%以上都用剪力牆來承擔。在框架結構中，由於水平荷載作用下分配的樓層框剪結構具有延性好、佈置靈活及剪力牆剛度大等諸多優點，同時在水平剛度較大的樓蓋協同工作下，促使水平作用下層間的變形能夠更加趨於均勻合理，並呈彎剪型位移曲線，比框架結構的側移小，造成的非結構破壞較輕。框剪結構以剪力牆為主要的抗側力構建，同時框架能夠起到二級放線的作用，比起剪力牆結構來講，具有佈置靈活和延性好等特點，因此，在高層建築結構中，框剪結構抗剪效能較好的建築結構體系。
四.高層建築框架剪力牆結構設計
1.剪力牆設計
框剪結構設計中，對於剪力牆要滿足位移限值的要求，同時要能充分發揮框剪結構的抗側作用，為實現結構經濟合理、安全穩定，就需要確定合理的剪力牆數量。
（1）在框剪結構中，剪力牆是主要抗側力構件。剪力牆的用量同框剪結構的平面佈置息息相關，設計時要遵循“對稱、周邊、均勻、分散”基本佈置原則。剪力牆要儘量設計為對稱佈置，以便減弱地震作用時對建築結構的扭轉效應；剪力牆要儘量沿著結構的周邊佈置，以便提高整體結構抗扭能力；同方向上的各片剪力牆要均勻佈置在各個區段，不能集中佈置某區段內，防止樓蓋過大的水平變形以至於地震力在框架間的分配不均勻；要考慮到地震力的分散作用主要在基本相等的多片剪力牆上，佈置剪力牆時要避免地震力集中導致主要剪力牆破損，其他框架或剪力牆因較弱而難以承受。
（2）剪力牆佈置數量和建築結構地震力大小具有直接關係。隨著剪力牆剛度的增加，建築結構總水平地震作用同時也加大；剪力牆結構剛度變大、數量增多及週期縮短，地震作用相應也越強。為了能夠充分發揮框剪結構特性，在設計時其結構底部承擔的地震彎矩值不應低於總地震彎矩值的.一半。在結構底部剪力較小時，要適當增加剪力牆的用量，以此確保結構剛度安全。但是，剪力牆並非能夠無限制增加，而要根據實際情況進行適當增加，以滿足建築結構要求，同時滿足結構經濟性指標。
2.結構抗震設計。
在高層建築結構抗震設計過程中，由於框剪結構的使用高度、抗震等級和高寬比都是透過框架部分所承擔的總傾覆力矩百分比來確定的，如果白百分比為100%或較為接近100%時，框剪結構的使用高度、抗震等級和高寬比都要同接近框架結構相關比值；相反，如果白百分比為0或較為接近0時，框剪結構的使用高度、抗震等級和高寬比都要同接近剪力牆相關比值。抗震結構設計中，要運用概念設計思想來採用相關措施，對部分薄弱環節進行加強處理。由於剪力牆抗側力的主要構件，承擔較大的水平剪力，因此要滿足剪力牆設計的最基本構造要求，使剪力牆具有最低限度的強度和延性保證。宜根據地下室結構剛度的情況來確定嵌固層的位置，同時應注意的是地下一層與首層的剛度差別，有時明顯、有時不明顯，故不能簡單地將正負零選定為上部結構的嵌固位置。在嵌固位置其樓板也有足夠的剛度，且應適當的加大樓板厚度。
3.設計注意事項。
普通高層框剪結構中，一般取3個振型組合就可以基本滿足精度的要求。對於沿剛度分佈和高度質量不均勻時，取6個振型也就足夠了。對於控制連梁端部的剪應力則應≤0.15 σ，以保證連梁能夠有足夠的截面以及抗剪能力；此外，連梁剪跨比要≥1.0，而當剪跨比較小的時侯，可以用水平縫把連梁分為兩根高相等的連梁；並按照梁端的實際抗彎配筋量以及鋼筋的超強效應條件，來讓連梁的受剪承載力大於其受彎承載力。在框架樑、柱箍筋滿足計算和構造要求的情況下，應考慮填充牆剛度對框架的影響，同時應調整梁和箍筋的配筋。一般在框剪結構設計中，應優先採用輕質的材料作為圍護結構、隔牆牆體材料。
五．結束語
高層建築框架剪力牆結構在高層建築工程中應用較多，在進行建築結構設計時，要考慮各種不同型別剪力牆的受力特點，結合工程實際需要，採用合理的結構形式，確保建築安全穩定。
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