陈薪宇
广西荣泰建筑设计有限责任公司, 广西 柳州 545000
摘要：随着人们生活水平的提高，高层建筑越来越多，地震是自然界中一种破坏力较大的地质灾害，我国曾经的几次大规模地震灾害都造成了巨大的人员及财产损失，给我国的经济建设带来了巨大的危害。高层建筑作为目前建筑行业使用最广泛的一种建筑形式，更应该在结构抗震性能处理方面下大功夫，保障高层建筑的抗震性。本文就高层建筑目前抗震性的发展情况进行分析，对发展中存在的问题进行研究并提出相关的解决措施，希望为高层建筑结构抗震性能处理措施提供理论支持。
关键词：高层框架；剪力墙；结构；抗震设计
引言
最早的剪力墙结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，这种剪力墙具有抗侧刚度大、设计简单、自震周期小不易发生共振、结构舒适度容易满足和防火性能好等优点。然而，混凝土剪力墙自身的延性较差，滞回曲线成捏拢型，耗能能力比较差，自重较大，承载力相对较低。于是，钢与混凝土组合剪力墙结构应运而生，这种剪力墙能够发挥两种材料的优势，具有良好的延性和较高的承载力。通过钢与混凝土的相互支撑与约束，抵抗建筑中大部分的竖向荷载和水平荷载。理论和实践都能证明，组合剪力墙是比较理想的抗侧力构件，它是目前超高层建筑中应用的主要抗侧力构件。双钢板组合剪力墙由于它具有承载力高、延性好、材料利用率高、施工方便等优势，双钢板混凝土组合剪力墙是一种新型组合剪力墙，在双钢板之间设置对拉栓钉或约束拉杆连接构件，可保证钢板与混凝土协同工作，提高结构的承载力和抗震性能。
1高层框架剪力墙结构抗震设计特点
①变形协调，在高层框架剪力墙结构中，剪力墙与框架作为相对独立的抗侧力结构，二者变形性质与特性存在明显差异，可能会出现单独变形现象，无法取得预期整体结构变形、协同抵抗水平荷载的设计效果，这也是框剪结构变形协调特征的具体表现。同时，上部剪力墙位移量较大，下部剪力墙位移量较小，当剪力墙位移量超过一定标准时，框架结构顶部与剪力墙将会以剪切型曲线形式进行变形。因此，在高层框剪结构设计环节，设计人员必须考虑这一问题，根据工程情况在框剪结构中设置良好的平衡点，对框架与剪力墙抗侧力结构的受力变形情况进行中和处理。例如，在将高层建筑楼板水平刚度控制在一定界限时，可以对框架与剪力墙抗侧力结构起到关系溶解作用，避免产生单独变形现象。②受力状态，传统的框架结构会随着位移量增加而产生形变减慢现象，以开口型曲线进行变形，归属于剪切型形变曲线。剪力墙结构变形曲线与悬臂梁弯曲线高度相似，结构位移量与变形速度保持正比关系，位移量越大、变形速度越大，结构水平方向受力受到刚度值影响加以等效分配。框架剪力墙结构通过楼盖等部件将相对独立的框架与剪力墙结构连接为整体性受力结构，共同对高层建筑的水平荷载进行承担，有效解决了结构受到弯曲/剪切变形单独影响的问题，可以对建筑各楼层结构位移量进行有效控制。在水平范围内，框剪结构变形曲线为反S型，下部剪力墙的形变量较小，并承担高层建筑绝大多数的水平向剪力。与之相比，上部框架结构形变较小，主要负责承受高层建筑水平剪切力，最终起到协调建筑水平形变、抑制结构性形变的作用，形成上下受力均匀的受力结构。
2高层框架剪力墙结构抗震设计研究
2.1框架剪力墙结构
在高层建筑的发展过程中，产生了很多的建筑结构，其中框架剪力墙结构是比较常用的一种，它是框架结构和剪力墙结构的结合体，综合了两种结构的优势。框架剪力墙结构的整体质量相对较轻，在施工的工程中可以根据不同的情况进行操作，同时可以极大地提高原材料的使用效率，节约工程成本。另外，框架剪力墙结构在使用中，可以为施工人员预留很大的操作空间，针对不同的施工要求进行施工，在抗震性能方面的优势明显，可以极大地提高高层建筑的抗震性能。
2.2改善剪力墙抗震性能
①合理设定肢墙面积，现阶段，多采取调整肢墙面积的方式来改善抗震性能。其抗震原理为，在不影响建筑使用功能、框剪结构稳固性能的前提下，适当缩小肢墙面积，将肢墙结构形式调整为双肢墙、多肢墙，在结构洞口连梁与竖向施工缝部位中形成稳定的耗能机构。这样既可以持续对结构裂缝与屈服部位进行有效控制，而当高层框剪结构遭受地震能量冲击时，也可以通过耗能机构吸收地震能量、降低剪力墙刚度的方式，预防高层建筑底部墙体过早屈服及剪切破坏等问题的出现。②增设梁柱结构，高层设计在不影响建筑使用功能正常发挥前提下，可选择于剪力墙周边区域中额外设置梁柱结构，从而形成边框剪力墙，抑制斜向裂缝向邻近建筑结构进行扩散延展。而在出现地震灾害或是建筑剪力墙结构遭受破坏时，边框剪力墙可以临时性替代剪力墙结构的承载性能、有效抵抗所承受的附加剪应力。在采取这项设计措施时，设计人员必须确保额外设置的梁柱结构具有良好的斜截面承载性能，才能取得良好的设计效果。③遵循分散布置原则，在设计高层框架剪力墙结构时，设计人员必须严格遵循分散设计的原则，考虑到剪力墙数量、面积、尺寸与刚度之间的关联影响，需要进行分散布置，保持相邻剪力墙构件的安全间隔距离，合理设定剪力墙连续尺寸、设置若干数量的抗侧力构件。如此，在高层建筑结构中布置大量剪力墙的条件下，可以将剪力墙刚度、弯度控制在合理范围内，并改善剪力墙结构的扭转性能。例如，在条件允许前提下，设计人员尽可量在各楼层角落、不规则角、拐角等位置设置剪力墙。这样，既可以将墙体进行分散布置，也可以对高层建筑结构的薄弱环节进行加强处理。
2.3进行多重抗震防线的设置
在进行高层建筑物结构抗震性能设计时，如果能多设计几道抗震防线，势必会对提高高层建筑物的抗震性能有很大的帮助，一旦发生地震灾害，高层建筑内人员的生命及财产安全就多了一份保障。在实际设置高层建筑多重抗震防线时，具体可以采用以下方法：①严格把控建筑原材料的购进。在购进原材料时要选择那些抗震性能高的原材料，坚决杜绝以次充好的行为发生。②选择使用那些抗震性能的部件作为其他的地震防线。多重防线的设置可以在地震灾害来临时，尽可能分散地震时所带来的巨大冲击力，将这些冲击力通过抗震性能好的原材料和部件消化掉，以最大限度地保证高层建筑整体不被地震破坏。
2.4布置钢筋混凝土剪力墙板
在早期高层建筑工程中，普遍产生框架剪力滞后现象，且高层稳定性能与抵抗力刚度较差，在高层建筑遭受地震能量冲击时，易出现结构侧向过度位移现象，产生安全隐患。针对这一问题，可选择在高层布置若干数量钢筋混凝土剪力墙板构件，即可有效解决框架结构剪力滞后问题，有效改善结构抵抗刚度与整体性能，抑制高层框剪结构侧向位移，往往选择将钢筋混凝土剪力墙板以X型或K型进行布置。但是，在采取这项设计措施时，所布置钢筋混凝土剪力墙板结构的延性有所不足，可选择在墙板上预留十字开口，将其作为结构薄弱环节，这将起到改善钢筋混凝土剪力墙板延性、形成耗能墙板的作用，减小地震能量对高层框剪结构造成的冲击破坏影响。
结语
综上所述，框架剪力墙结构具有良好的互补性，兼容了多种性能优势，在工程中展现广阔的应用空间。设计人员必须遵循剪力墙分散布置等要求，全面把握各处设计节点，积极贯彻落实科学的防震抗震技术措施，进一步消除各处抗震薄弱环节，发挥其优势作用。
参考文献
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