框架剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

秦海燕

（貴州聯(lián)建土木工程質(zhì)量檢測監(jiān)控中心有限公司 貴州貴陽 550001）

0 引言

框架剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一種常見的結(jié)構(gòu)形式，為提高框架剪力墻的承載能力，避免出現(xiàn)建筑受力不均勻等問題，保證建筑的安全性和耐久性。設(shè)計人員需要合理利用框架剪力墻結(jié)構(gòu)的特性展開設(shè)計，控制設(shè)計中的關(guān)鍵點。

1 框架剪力墻結(jié)構(gòu)特點

1.1 空間利用率高

使用框架剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑物在相同性能的情況下能夠更少的使用建筑材料，設(shè)計人員為了讓建筑擁有極高的空間利用率，能讓建筑的平面布置和空間布置更加協(xié)調(diào)，尤其是在大空間建筑中結(jié)構(gòu)設(shè)計具有更高效率。框架剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計需要不斷優(yōu)化設(shè)計，對設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)比較，或者圍繞建筑物的功能需求來做出更科學(xué)的設(shè)計。在建筑物內(nèi)部空間增大情況下，也避免因為承重的要求導(dǎo)致內(nèi)部空間過于復(fù)雜。另外梁和柱都采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計和生產(chǎn)方式，可以提高施工效率，縮短建設(shè)工期。

1.2 設(shè)計靈活

由于空間利用率高，使得框架建筑在設(shè)計上有了更廣闊的空間，應(yīng)用框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計也能夠有更高的設(shè)計效率。目前的現(xiàn)澆混凝土技術(shù)就能夠保證和滿足建筑結(jié)構(gòu)剛性和整體性的需求，在梁、柱的建造中也可以更加多樣化，擁有不同的形式，或者可以根據(jù)業(yè)主的高要求制造特殊形狀構(gòu)件，滿足多樣化設(shè)計需求。很多設(shè)計人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時會不斷利用某個結(jié)構(gòu)展開設(shè)計，不僅可以保證設(shè)計質(zhì)量，也可以讓設(shè)計工作變得相對簡單，縮短設(shè)計工期。也能讓施工效率更高，提高成本控制效果。也避免因為連續(xù)性設(shè)計造成工程建設(shè)出現(xiàn)誤差，保證了工程在后期施工中的效率。

2 建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

2.1 剛?cè)峤Y(jié)合的設(shè)計原則

剛?cè)峤Y(jié)合的原則在于一方面保證框架剪力墻結(jié)構(gòu)能夠確?？梢猿袚?dān)建筑物的豎向荷載，另一方面要確保建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的靈活性，同時又要保證框架剪力墻結(jié)構(gòu)有足夠的剛度。例如，需要考慮建筑在大風(fēng)、地震等環(huán)境下的柔性，但是也要避免因為建筑框架柔性過強(qiáng)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)過大傾斜。如果框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過得剛，會導(dǎo)致建筑物形變能力大幅度降低，導(dǎo)致建筑受到較大的瞬間作用力，從而因為建筑物的韌性不夠?qū)ㄖ镌斐蓢?yán)重的破壞。所以，設(shè)計的時候必須要同時考慮兩方面的要求，從而確保建筑物的穩(wěn)定性及安全性。

2.2 分清主次的設(shè)計原則

設(shè)計建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的時候，不同的位置都有各自的主次關(guān)系，在建筑物中所起到的作用有本質(zhì)的區(qū)別。在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員必須對建筑框架設(shè)計有主次之分，圍繞重點結(jié)構(gòu)展開設(shè)計，讓建筑物框架的結(jié)構(gòu)得到更加科學(xué)合理的設(shè)計，確保建筑的穩(wěn)定性。比如，設(shè)計的時候需要考慮建筑會受到比較大外力作用的情況，必須要確保建筑物框架各部分可以協(xié)調(diào)工作，抵抗外部的作用。比如對于建筑工程梁柱的設(shè)計，在地震作用下，設(shè)計需要框架結(jié)構(gòu)塑性鉸出現(xiàn)在梁端，這樣可以提高結(jié)構(gòu)的變形能力，防止地震作用下結(jié)構(gòu)倒塌，這樣才能保證建筑物設(shè)計的整體穩(wěn)定性。

3 建筑混凝土框架的設(shè)計流程

建筑混凝土框架設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，不僅要選擇材料，還需要對框架、剪力墻各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計。因為建筑在使用中需要面臨復(fù)雜的情況，因此對設(shè)計有極高的要求，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)的問題，就可能會影響建筑的安全，或者造成建筑物內(nèi)工作、生活的不舒適感。因此，在框架設(shè)計的時候，需要保證設(shè)計流程的合理性。

3.1 框架的截面尺寸設(shè)計

框架的截面尺寸是對房屋建筑進(jìn)行混凝土設(shè)計基礎(chǔ)，不同的截面尺寸意味著框架在承載能力上的區(qū)別，目前的規(guī)范中，也對梁、柱的尺寸設(shè)計進(jìn)行了明確的要求，并且還需對柱梁線剛度比進(jìn)行合理設(shè)計，以符合強(qiáng)柱弱梁的特點，而且要保證房屋建筑梁柱節(jié)點有更強(qiáng)的抗剪能力。這種設(shè)計方式可以讓建筑物有更強(qiáng)的彈性，做到設(shè)計的剛?cè)峤Y(jié)合。

3.2 做好梁柱的配筋率設(shè)計

針對梁和柱的配筋率設(shè)計上，也要遵守適中的原則，又要確保符合設(shè)計規(guī)范的要求，又要控制好經(jīng)濟(jì)效益。所有的框架梁增大或者縮小的適配筋率，都在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中有明確的標(biāo)注。設(shè)計配筋率的時候需要考慮抗震的需求，規(guī)范中的經(jīng)濟(jì)配筋率是一個范圍，與混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋級別、軸壓比都有關(guān)系，設(shè)計時必須結(jié)合各項設(shè)計要求進(jìn)行掌控。

4 框架設(shè)計在建筑中的應(yīng)用

4.1 抗震設(shè)計工作

結(jié)合框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點，以及抗震的等級要求，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計一般都能獲得良好的效果。為了保證工程的質(zhì)量，以達(dá)到以結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為基準(zhǔn)的抗震設(shè)計，對于建筑物的抗震設(shè)計中必須要采取一定的措施，提升框架的抗震性能。對于建筑的外部加固設(shè)施，需要利用外部固定裝置，提升建筑物在受力上的性能，保證抗震效果。比如使用固定桿等裝置，就可以讓建筑物的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，而且能夠讓建筑工程的安全性更高。還可以使用鋼阻尼器作為建筑物的外部抗震裝置，通過安裝這些裝置可以讓框架在地震中更加穩(wěn)定。其次，要做好對梁板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，圍繞梁板的尺寸、跨度等等，保證建筑物的整體性能，框架的不同位置也能相互配合，發(fā)揮出抗震的作用。同時，也要避免設(shè)計過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)間的應(yīng)力變形導(dǎo)致的梁板變形，防止地震時結(jié)構(gòu)斷裂影響建筑物的安全性。

4.2 優(yōu)化多道防線

優(yōu)化多道放線設(shè)計能夠提升設(shè)計的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，并且保證后期施工的安全性和穩(wěn)定性，根據(jù)實際施工中的經(jīng)驗，優(yōu)化工作對施工的順利進(jìn)行有重要的作用。在具體的設(shè)計作業(yè)當(dāng)中，通過多道放線設(shè)計可以讓設(shè)計人員對梁、板、柱的配置進(jìn)行優(yōu)化，提升框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，保證建筑物的安全性。設(shè)計的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)，使結(jié)構(gòu)能夠吸收

和耗散大量地震能量。

4.3 框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)的薄弱層設(shè)計

框架剪力墻的薄弱層是框架剪力墻結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則引起的，對于框架結(jié)構(gòu)薄弱層的判斷，目前PKPM 軟件對薄弱層的判斷并不是完全自動的，設(shè)計人員必須根據(jù)概念設(shè)計的概念結(jié)合工程實際對計算模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，找出薄弱層。高層建筑隊薄弱層定義一般按三種情況來劃分：①剛度不連續(xù)；②強(qiáng)度不連續(xù)；③豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。在建筑設(shè)計的時候必須要重視薄弱層的設(shè)計。通過提高薄弱層的剛度，以及降低建筑物的層高，通過設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到提高薄弱層承載力的目的。最后，可以利用計算機(jī)來對整個建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，這樣就能發(fā)現(xiàn)承載力不符合要求的薄弱層，之后可以通過改良設(shè)計進(jìn)行補(bǔ)救，再通過反復(fù)對比和計算，保證薄弱層的設(shè)計效果。

5 結(jié)束語

隨著建筑水平的提升，使用框架剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑越來越多，為了保證建筑的安全性、穩(wěn)定性和耐用性，設(shè)計人員需要控制好框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計流程，針對抗震、薄弱層、剪力墻等位置做好設(shè)計工作，保證建筑的穩(wěn)定性和質(zhì)量，提升建筑的的設(shè)計質(zhì)量。