框架剪力墙结构设计相关问题探讨

朱磊

摘要：随着城市化的发展，建筑楼层越来越高，建筑的稳定性就显得尤其重要。框架结构和剪力墙结构具有方便性和稳定性等优点，两者结合而成的框架剪力墙结构目前广泛应用于办公建筑和高层住宅建筑中，能够提高建筑质量，节约工程的造价成本，促进建筑行业的发展壮大。

关键词：

框架剪力墙结构；设计；问题；对策

1. 框架剪力墙结构简要概述

框架结构有利于提升建筑的稳定性，在建筑行业的应用非常常见，但是，这种结构也存在着很多的缺点和局限性。比如，框架结构的侧向刚度很差，在水平荷载的作用下也很容易发生变形，抵抗水平荷载的能力较差。

而剪力墙结构刚好可以弥补框架结构在强度和刚度方面的不足。当然，在看到剪力墙结构的这些优点的同时，也需要了解它也不是完美的。剪力墙结构的缺点就是它容易受限于空间结构。所以，将框架结构与剪力墙结构相互结合，就可以达到一种相辅相成的效果，成为一种具有较强承受能力的框架剪力墙结构体系。

框架剪力墙这种框架结构与剪力墙结构有效结合的建筑结构中，框架的主要作用是承受荷载和水平剪力，正是因为框架的存在，水平剪力才能够逐渐减小，并沿着高度方向受力均匀，进而减小了框架梁和柱子的弯矩值，梁和柱的弯矩值差距也不断缩减，两者的弯矩值最终达到接近的状态。框架结构和剪力墙结构结合之后，两者可以通过协调楼板间的关系，同时作用于水平荷载，相互减轻对方的变形程度，形成一个全新的结构体系，整个体系达到了一种受力均匀的状态，变形的问题也就迎刃而解了。

框架剪力墙结构承载不同的压力所产生的弯曲程度和变形情况是存在明显差异的，这种差异可以通过弯剪型曲线表示出来，这种差异性就是框架剪力墙结构的受力特点。框架结构和剪力墙结构各自的刚度都会直接影响整体结构的抗震能力，合适的刚度比例能够提高建筑的抗震性，这种比例需要根据具体情况和全面勘察分析进行调整。

框架剪力墙结构的变形特点是呈反S型和弯剪型曲线，框架剪力墙的剪力和荷载在不同的高度也会有所不同。

2. 框架剪力墙结构设计的要点

应用框架剪力墙结构时，要重点考虑设计需求，考虑业主的使用要求，全面考虑设计过程中可能遇到的所有问题，针对各个问题优化设计方案，保证建筑的经济性和适用性能，另外还要注重结构的功能性、美观性、安全性和稳定性。

1. 抗震设计

框架剪力墙结构往往应用于抗震建筑和高层建筑，对于提高建筑的抗震性起到了重要作用。在设计高层建筑框架剪力墙结构时，设计人员要搞清楚建筑要达到什么样的抗震等级，准确地把握实际要求，精确计算数值，避免出现偏差。严格按照抗震预防的要求进行设计，优化设计结构的刚度，保证经济适用性的同时降低后期应用过程中的风险隐患。利用外部固定装置加固外部设施，比如固定杆，提升价值的安全性和稳定性。安装外部抗震装置，如钢阻尼器，保证框架剪力墙结构在地震中也能保持稳定。

2. 安全性与成本控制

对于一些不需要改变原结构体系的建筑工程，设计师们往往是优化初步设计图纸，针对建筑现存的局部露梁、空间布局不合理等问题对室内的框架梁和剪力墙等结构进行优化，在设计的过程中，不仅要考虑建筑结构的安全性，还要考虑成本问题。

3. 优化多道防线设计

根据丰富的施工经验优化多道防线设计，提升建筑结构和施工过程的安全性，推进施工的顺利进行。设计人员在集体的设计工作中，要通过设计多道防线来优化梁、板、柱的配置，保证结构体系的设计质量，保留最大限度的内外部赘余量，建立一系列屈服区，使得框架剪力墙结构在地震发生时能够吸收和消耗大量的地震能量。

3. 框架剪力墙结构设计难点的解决对策

1. 综合考虑安全性和造价成本

在优化设计方案时，要以上部结构的优化和微调为主，避免对建筑基础结构的调整和大幅度调整，在保证建筑结构安全性的同时，控制造价成本。在确定了设计方案后要对造价进行预算，对比调整前后的造价成本，保证方案的合理可行。

2. 以增加使用空间为导向

设计师要尽可能满足业主和居民的需求，不仅要避免占用室内使用空间，还要尽可能想方设法增加使用面积，提出多种设计方案进行比较分析，综合考虑各个方案的安全性、稳定性、美观性以及建筑空间的使用率，选择最优方案，提升建筑的舒适度。

例如某房屋建筑的厨房框架梁由于露梁导致厨房结构形成了一个凸角，（如图1所示）。

图1 厨房框架梁结构示意图

这一问题严重影响了厨房的装修问题，如何安装抽油烟机和橱柜成为了困扰居民的大问题。为了解决这个缺陷，某单位提出了一种优化设计方案（如图2所示），通过微调框架梁解决露梁问题，并且还能够增加室内使用空间，使得空间布局更加合理。

图2 框架梁微调示意图

3. 遵循框架剪力墙结构设计的原则

在设计框架剪力墙结构时有两个需要时刻谨记的原则，那就是刚柔并济原则和分清主次原则。

刚柔并济原则是指设计师在设计框架剪力墙结构时，既要保证其能够承受建筑物的竖向负载，还要保留结果的灵活性和足够的刚度。要充分考虑建筑物的柔性的适度，柔性过强会导致建筑在大风、地震等环境下出现过度倾斜现象，但是刚性过强又会大大降低建筑的形变能力，建筑的韧性不足，从而在面对强大的瞬间作用力时受到严重的破坏。

分清主次原则要求设计师要能够区分建筑框架的主次差别，抓住重点进行合理的设计，确保建筑的各部分的相互协调，保证建筑抵御外部作用的能力和建筑的整体稳定性。

参考文献：

1. 黄熙.低碳环保下住宅建筑设计：评《低碳节约型建筑工程技术》[J].环保工程，2019，37（11）：202.

2. 卢永亮.框架结构设计在建筑结构设计中的应用探究[J].绿色环保建材，2019（3）：80.

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