浅论高层建筑框支剪力墙结构设计

浅论高层建筑框支剪力墙结构设计
摘要：文章结合阳江市某高层商用楼实际案例，分析探讨高层建筑框支剪力墙
的结构设计。

关键词：高层建筑；框支剪力墙；结构设计
近年来，框支剪力墙结构在高层建筑中得到了广泛的应用。

框支剪力墙结构
属于抗震性能较差的高层建筑结构，如果设计不当，在地震中框支层容易出现破坏，甚至造成房屋倒塌。

因此，深入研究有关框支剪力墙结构的受力特性，优化
高层建筑框支剪力墙结构设计，提高其抗震性能，具有重要的现实意义。

1 工程概况
阳江市某高层商用楼，为裙房与塔楼组合而成，地上32层，地下1层，总高度98.8 米。

其中，地下室层高7 米，一楼到三楼是商用，高度为六米，当到四楼
的时候就成了转换层，其上的区域都是剪力墙构造，每层的高度为三米。

本工程
建设场地属Ⅱ类场地，场地特征周期0.45s，地震烈度7 度，基本风压0.7kN/m2，按《高层建筑混凝土结构设计规程JGJ 3-2010》取承载力设计时风荷载效应放大
系数1.1。

抗震等级：框支框架一级，底部加强区剪力墙一级，非加强区部位剪
力墙二级。

裙楼底部大空间平面及塔楼标准层
结构平面见图1 和图2。

不论是裙楼亦或是主楼都没有设置缝隙，对于基础来说使用的是桩筏基，钻
孔灌注桩，桩径800mm，桩端进入持力层2.5 米，桩长约40 米，单桩竖向极限
承载力标准值为9000kN；裙房桩径600mm，桩长约20 米，单桩竖向极限承载力
标准值为1500kN。

通过分析我们得知，该下沉总数在规定的区间之中。

2 关于结构规划和布局
因为这个项目的前三层是商用的，它对于空间的规定比较的严苛，需要大空间。

因此使用的是部分框支剪力墙结构体系，当开展设计工作的时候，分析了如
下的一下具体内容：
2.1 竖向承重及抗侧力构件的概念设计
这种体系是一种受力非常繁琐的，对于抗震来讲很是不合理的体系，在设计
的时候要切实的关注如下的一些原则内容。

（1）最好是少进行转换，缩减传力的方式。

这个项目关键是处理三个层次的
内容。

首先，为了确保构造顺着竖向刚度合理的改变，最好是尽可能的多设置一
些连通的构件。

同时分析电梯井等来设置剪力墙核心筒，而且结合其墙体的布局
状态，在下方设置落地的非常厚重的墙。

其次，积极的设置裙楼网，确保不落地
的墙能够经由该层将力传送给承重体系，进而防止了多次变换。

这个项目在所有
框支剪力墙直接通过转换层托梁支撑在框架柱上，确保了传力路径最短。

第三，
由于转换梁顶与塔楼平面外的裙楼屋面不在同一标高，为保证水平地震剪力能可
靠的传递给裙楼的剪力墙和框架柱，在转换梁底部增设了一层200mm 厚现浇混
凝土楼板。

这样，该工程转换层梁上下各有一层200mm 厚的现浇板，形成一个
2m 高的空腹。

（2）箱型刚性转换层。

转换梁的侧向
失稳问题及扭转问题均通过此构造措施得以解决。

强化下部框剪结构，弱化
上部剪力墙结构。

老版《高层建筑混凝土结构技术规程》中强调控制转换层上下
剪力墙结构与框剪结构的层剪切刚度比，以此来确保该层的上下方不会出现严重
的变形问题，不会出现突变现象。

如果该层的方位不是很高的话，可以边突变现
象发生。

如果它的方位非常高的话，要考虑的事项非常多，比如要掌控好它的剪
切刚度，同时还要分析其等效刚度。

所以，在新的规定之中，如果其位于两层之
上的话，采用单位水平力作用下等效侧向刚度计算。

结构动力时程分析表明，随
着转换层位置上亿，下部框架剪力墙结构等效刚度相对减小，结构会在转换层以
下发生明显的位移突变。

从理论上来说，如果底部框剪结构的等效刚度与同样高
度的剪力墙结构相等，则上下两种结构体系的变形特征将十分相近，结构在转换
层以下不会发生刚度突变，不过在具体的活动中，因为受到很多种要素的干扰，
不能够获取上述的意义。

一般底部框剪结构的等效刚度普遍小于上部剪力墙结构，所以在开展该项设计的时候，要关注下方的框架构造，也就是说确保下方的大空
间要经由非常优秀的刚度以及抗震特征。

而且，要弱化上方的构造，也就是说降
低上方的刚度，确保上下是一致的，防止其发生薄弱区域。

该项目在它的顶板之下的区域中加厚，而且使用双层模式来进行配筋工作，
以此来提升总体的刚度。

塔楼采用大开间剪力墙是减小结构刚度的有效手段，经
济指标亦优于小开间剪力墙方案。

所以为提升总体的抗扭特征，在建筑体的附近
设置T 型剪力墙。

通过分析得知，这个项目的该层的剪切刚度合乎相关的规定。

提升大底盘的总体活动性。

为了确保其在地震力的干扰下能够具有较好的稳
定性，在塔楼之下和裙房连接的地方设置了剪力墙，同时在裙楼端部布置了抗扭
构件。

分析表明，远离建筑中心的L 型剪力墙对抗扭功效显著。

2.2 关于水平结构设计相关的内容
标准层采用现浇混凝土楼盖，楼板厚度120mm。

底部大空间亦采用现浇板体系，为了提升结构的刚度特征，除设置落地剪力墙外，各层框架梁、板截面和配
筋也做了适当加强。

为保证“强柱弱梁、强剪弱弯”的设计目标，对框支柱的截面
做了适当增加。

2.3 构造问题
箱型转换层使结构抗震性能得以保证，不过使得建设很困难，通过和相关方
的协调之后，除在转换梁下预留洞口作为拆模施工洞外，由于箱型的转换层是不
能够一次开展好的，所以为了确保它的可靠性优秀，在中心区域之中设置施工缝，而且设置抗剪的钢筋。

刚性楼板对底部大空间楼层剪力墙与框支柱协同工作起着
关键作用，因此楼电梯洞口周边楼板均做了加厚并双层双向配筋。

转换梁主筋和
腰筋有可能承担较大的拉力或压力，对于竖直方向的钢筋一般来讲是严禁存在接
头的。

框支柱主筋锚入转换梁以上剪力墙内或转换层楼板中，柱纵筋均采用机械
连接。

3结语
结构整体分析采用SATWE 软件进行，由于SATWE 软件采用三维壳元模型，
比较符合工程实际，模型误差很小，精度较高。

结构两个主轴方向的自振周期几
乎相同，且均远离场地特征周期，证明结构整体布置较为合理。

对于此类高层来讲，适当的引入概念设计是非常合理的。

在方案的设计时期，要对体系的特征认真的分析，要对于构造的弱势区域和那些因为设计规划而导致
的不利问题积极的分析。

进而通过设计软件对其开展综合化的建模活动，使用多
项方案来比对分析，进而获取优秀的内容。

文章讲述的这类机构对于抗震来讲并
不是最好的，设计的关键点是转换层。

如果这个层的方位非常高的话，要对其下
方设置相同的刚度，以此来避免其出现突然性的唯一问题。

如果主体和裙房没有
设置缝隙，该层和裙房的上方不是在一个高度的时候，要在转换梁下部与裙楼屋
顶同标高处增设一层楼板，形成箱型转换层。

针对那些经由裙房的墙体构造来讲，因为构造的平面和竖直刚度的布局是不一样的，所以要认真的关注结构的扭转性
特征。

在裙房的角落之中要设置抗扭转的墙体。

塔楼的上方的扭转利要较之于底
下高很多，其附近的墙要设置成T型，目的是为了增强它的抗扭转性。

裙房和主
体连接的地方受力很是繁琐，经常性的存在聚集的应力，所以要设置剪力墙对其
加固。

对于转换梁的受力性来讲，它和上方的墙的布局形式以及支座的职业关系
之间有着非常紧密的关联。

如果它和上方的墙体一起活动，同时支座的约束力很
大的时候，梁是一种偏心的受拉的部件。

针对梁抬柱等的状况，转换梁可以为全
跨偏心受压。

参考文献：
1.叶至峰;;框-剪结构高层综合楼结构设计及优化分析[J];福建建材;2018年06期
2.贺海斌;朱学文;;高层剪力墙结构中剪力墙抗侧刚度的优化设计研究[J];工程建设
与设计;2018年09期。