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摘要：剪力墙结构与框-剪结构是高层建筑常用的结构体系，各自有着不同的特点，结构设计时需根据各自特点，明确各结构选型布置设计中的各注意事项。结合工程实例，简述此两种结构方案的设计，以供结构设计人员参考借鉴。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；框-剪结构；结构体系
近年来，随着经济的不断发展，在全国大中城市，高层建筑相继拔地而起，不仅建筑面积、层数、高度有了明显增加，而且建筑外形也越来越复杂，呈现多样化趋势。在这些高层建筑中，剪力墙结构和框-剪结构为常用的结构体系。剪力墙结构的建筑室内无外凸的柱角，便利于家具布置和分隔，有利于分户、防火、防盗、隔声，但自重大，侧向刚度大，平面布置不够灵活；框-剪结构则平面布置灵活、适应性强，当结构设计合理，能使框架、剪力墙两种不同变形性能的抗侧力结构很好地协同工作发挥作用。两者有着各自的优势，在实际工程中，应综合对各方面的考量，选择合适的结构体系。
1 高层建筑剪力墙结构与框-剪结构体系的特点
剪力墙结构是应用钢筋混凝土墙取代框架结构中梁柱，应用建筑的部分外墙及部分内隔墙设置为剪力墙，其间距大约在6~8m，剪力墙既承受竖向荷载，又承受水平荷载。在水平荷载作用下侧向变形小，顶端水平位移和层间相对位移通常都能够满足设计要求。且由于侧向变形小，有利于避免内部隔断墙、建筑装修等非结构破坏，同时当采用大模板或滑升模板等先进施工方法时，施工方便，施工速度快，可省去或减少大量砌体填充墙的工作量和材料。但由于自重较大，侧向刚度大，自振周期短，导致产生较大的地震荷载，增加基础工程的造价。同时，剪力墙间距不能太大，平面布置不够灵活，很难满足公共建筑等大空间的要求。
框架-剪力墙结构则是把框架结构和剪力墙结构两种体系结合起来，在同一结构单元中同时采用框架和剪力墙结构，共同承受竖向和水平荷载，起到取长补短的作用。根据建筑平面合理的布置结构柱及剪力墙，能兼具框架结构布置灵活及剪力墙结构刚度大、抗侧能力强等的优点。
2 剪力墙结构与框-剪结构的设计注意事项
高层建筑结构的平面和竖向布置都应使结构具有合理的刚度、质量和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；对可能出现的薄弱部位，在设计中应采取有效措施，增强其抗震能力；结构宜具有多道防线，避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受水平风荷载、地震作用和重力荷载的能力。
在剪力墙结构的选型布置设计中，应注意：
（1）剪力墙结构的平面布置，要注意刚度均匀。避免出现数量不多而又长又实的硬脆墙，控制各片剪力墙的长高比，以尽量保留剪力墙的抗弯特性，使同一主轴方向的各片剪力墙能一起均匀协同工作；
（2）在结构布置中除避免长墙外，尚可通过开洞、弱连梁等方法控制其基本周期在适宜范围内，使剪力墙结构的刚度适度；
（3）保证剪力墙的延性，控制在垂直重力荷载下的平均轴压比，适当从严，同时各片墙体的轴压比宜尽量均匀。
框-剪结构的选型布置设计中，应注意：
（1）剪力墙应设翼缘或端柱，加强其纵筋及箍筋，同时控制轴压比，增强剪力墙的延性；
（2）剪力墙的布置应尽量均匀，避免在楼面大开孔一侧设置剪力墙，使楼屋盖传力直接、可靠，从而使框架、剪力墙能协调工作。同时结构的两个主轴方向呈框剪特性，有利于结构整体的空间刚度形成及抗震、抗风；
（3）布置合理的剪力墙数量，使结构具有一定刚度的同时，不过多影响建筑平面的灵活使用；
（4）对框架部分采取合理构造，以保证框架结构仍具有较好的抗侧能力和延性。
3剪力墙结构与框-剪结构的实例设计分析
3.1 工程概况
广东地区某高层建筑，地上17层，地下1层，1~2层为商铺，3~17层为公寓，地下室层高3.45m，首层层高6m，2层及以上各层层高均为4.5m。标准层东西向中部设净宽2m的走廊，走廊南北面为公寓，每间标准公寓开间为3.5m，进深为7.25m，下部商铺开间为3.5~7m。应甲方要求，需做结构方案对比。
3.2 剪力墙结构方案
为满足底部商铺的较大开间要求，且为减少自重及造价，Y向每隔一分户墙设置一道剪力墙。由于层高较高，考虑以后业主的改造需要，需计及夹层荷载，且受限于最高混凝土强度等级的使用，从而使Y向需要较长的剪力墙，同时为控制剪力墙的长高比，在中部设置连梁将Y向剪力墙一分为二。
由于受到建筑平面的限制，X向可设置剪力墙的位置有限，但为确保Y向剪力墙的稳定性，同时保证整个结构具有一定的抗扭刚度，以及两个方向的侧向刚度不宜相差过大，在走廊侧的纵横墙交接处、外纵墙开窗处来设置X向剪力墙。
此外，尚需在电梯及楼梯间周围设置剪力墙。经计算，此剪力墙结构方案的最大位移角为1/1125，最大位移比为1.48，以及其他各参数皆满足规范要求。
3.3 框架-剪力墙结构方案
鉴于剪力墙结构方案中，Y向剪力墙较长，不利于底部商铺打通隔墙等的改造需要，以及X向占用了较多的开窗面积来设置剪力墙，影响底部商铺的开门要求以及上部楼层的开窗要求，在剪力墙结构方案的基础上，将外纵墙与横墙交接处的T形剪力墙改为结构柱，试算后调整局部剪力墙的布局。经计算，改为框-剪结构方案后的最大位移角为1/950，最大位移比1.49，框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总倾覆力矩之比为27.6%，以及其他各参数皆满足规范要求。
3.4剪力墙结构方案与框-剪结构方案的对比
剪力墙结构方案中，可根据建筑平面的分隔墙位置，合理地布置剪力墙，结构构件不凸出或较少凸出分隔墙墙面，对建筑使用功能影响较小。但为满足Y向剪力墙的稳定性以及保证结构抗扭刚度，需占用一定的窗户位置布置X向剪力墙，同时Y向较长的剪力墙对底部商铺楼层的部分大空间区域影响较大，此外，Y向较长的剪力墙对各房间或者商铺的打通使用也造成一定影响。
框-剪结构方案中，将剪力墙方案中占用较多窗户处的剪力墙换成结构柱，即满足了开窗尺寸要求，同时也较好地满足底部商铺局部区域大空间的使用要求，对日后的房间打通改造也影响较小。但结构柱相对于剪力墙在分隔墙体处的凸出较多，同时为满足框架节点核心区抗剪要求，结构梁宽需做得较大，凸出墙面也较多。
剪力墙结构方案与框-剪结构方案均能较好地满足建筑使用要求，基于甲方的综合考量及使用功能方面的侧重，最终选择了框-剪结构方案。
4 结语
剪力墙结构与框-剪结构都是高层建筑中常用的结构体系，而高层建筑结构设计在很大程度上受建筑方案的影响，结构设计应与建筑设计密切配合，根据建筑提供的条件选择合理的结构体系。在满足结构要求的前提下，通过多方面的对比，选择合理的结构体系。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010.
[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）修订版.
[3]傅学怡.实用高层建筑结构设计（第二版）.中国建筑工业出版社，2010（08）.
[4]梁启智.高层建筑结构分析与设计.华南理工大学出版社，1992（8）.