摘要：本文分析了框架―剪力墙结构的受力特点，简单地探讨了高层框架剪力结构抗震设计的技术要点以及框剪结构的抗震设计与计算。 关键词：高层建筑；框架剪力墙结构；抗震设计；技术要点
Abstract: this paper analyzes the frame shear wall structure-the mechanical characteristics, simply discusses the aseismic design of high-rise frame shear the key points and the seismic design of structure frame shear and calculated.
Keywords: high building; The frame shear wall structure; Seismic design; Technical key points
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国国民经济不断发展，对高层建筑的需求愈来愈大，且高层建筑体型日趋复杂。城市高层建筑的结构设计大多采用框架一剪力墙结构体系，这种体系由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成，框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可为铰接。高层建筑体型日趋复杂，各种不同功能的用房综合在一起．组成形态各异摩肩接踵的高层建筑，给结构设计增加了一定的难度，而框架一剪力墙结构体系具有灵活组成使用空间的优点，比较容易满足建筑物的使用要求，而且框架一剪力墙结构体系有较高的承载力，较好的延性和整体性，并且有很强的吸收地震力的能力，从而大大减小了结构本身的侧移，因此在实际工程中得到广泛的应用。
1 概述
框架剪力墙结构，俗称框剪结构。它是在框架结构体系的基础上，增设一定数量的横向和纵向的剪力墙所组成的结构体系。它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。因此在高层的各种结构体系中，框架―剪力墙结构体系是一种经济有效的，应用范围较为广泛的结构体系。
2 框架――剪力墙的受力特性
框架结构的变形特性具有剪切型的特点，位移越往上增大越慢，呈内收形开口曲线，其变形曲线为剪切型(见图1)，在纯框架结构中，所有框架的变形曲线都是类似的，所以，水平力按各框架的抗推刚度D比例分配。剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征，位移越往上增大越快，呈外弯形开口曲线(见图2)。在平面内有很大的抗弯曲刚度，在一般剪力墙结构中，所有抗侧力构件剪力墙的侧移曲线都是类似的，水平力在各片剪力墙之间按其等效刚度EJ比例分配。因此，框一剪结构水平位移特征处于框架和剪力墙之间，为反s形曲线，是弯剪型(见图3)。
因此，在框一剪结构中，剪力墙在下部楼层变形小，承担了近80％以上的水平剪力，而在上部楼层，框架变形小，可以协助剪力墙工作，抵挡剪力墙的外拉变形，从而承受很大的水平剪力。所以，框一剪结构是框架和剪力墙两种结构水平变形的有机协调，从而达到减少结构变形，增强结构侧向刚度，提高结构抗震能力的目的，在结构设计中具有很强的适用性。
框剪结构抗震设计的技术要点
3.1提高剪力墙的抗震能力
3.1.1将剪力墙做成四周有梁柱的带边框墙。
边框可阻止斜裂缝向相邻发展，还可在墙板破坏后做承重构件，代替墙板承重且有一定延性。边框应具有足够的斜截面受剪承载力，以承担墙身通裂对边框梁柱引起的附加剪力。
3.1.2控制每肢墙的高宽比。
必要时可设结构洞口或构竖缝使变成双肢墙或多肢墙，可控制裂缝和屈服部位出现在结构竖缝和洞口连梁处，形成能耗结构。
3.1.3剪力墙的刚性连梁其高跨比往往为1左右。
而试验表明：当连梁的高跨比为5时，延性和能耗很好，连梁两端相对的竖向位移的延性系数都在8以上，滞回曲线也相当饱满；当高跨比降至1时，延性系数则降至3左右，滞回曲线严重捏扰，耗能很小，最后弯剪破坏。因此，需要对它的组成和构造采取一定的措施。
3.2提高框架的抗震能力
3.2.1加强框架的角柱。
角柱是连接纵横框架的枢纽，要增加框架的空间整体性，就要加强角柱的抗剪性能。
3.2.2沿周围框架平面按K形支撑和X形支撑布置一定数量的钢筋混凝土抗剪墙板。
它能有效地克服框架的剪力滞后现象，显著提高框架的整体性和抗推刚度，减少结构的整体侧移，特别有利于减小层间侧移。但是，这种结构的延性较差，所以可以在墙板上开十字形结构竖缝，使之出现薄弱部位，形成延性耗能墙板。
3.2.3设置偏交斜撑等赘余杆件。
用弯曲耗能代替轴变耗能，其中折曲撑有钢纤维混凝土杆制造，偏心连接支撑钢杆组成。在强烈地震作用下，一方面可利用这些赘余杆件的先期屈服和变形来耗散能量，另一方面当赘余杆件退出工作或破坏之后，使得结构有一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，引起结构自振周期的改变，以避开地震卓越周期的长时间持续作用所引起的共振效应。
3.3采用新型复合材料节点
提高节点的强度和延性，仅靠增加箍筋效果并不显著，而采用钢纤维混凝土和劲性混凝土梁柱节点效果较好。由于劲性钢材或钢纤维与混凝土的共同工作，使得节点区的混凝土受力性能特别是剪切变形大大改善，延性和耗能能力显著提高。
3.4提高整体结构的抗震性能
3.4.1设计中采用机构控制达成总体屈服效果。
在框剪结构中的特定位置，设置一定数量的“塑性铰”，实现对塑性铰发生位置、次序、形变程度的控制，使结构在地震时形成较好的耗能机构。在水平向力的作用中，水平的构件首先屈服，然后才是竖向构件。
3.4.2平衡结构刚度和承载力。
在框架―剪力墙结构中，剪力墙的数量增多，体积增大，刚度也会随之增加。但是这就会使结构的自振周期变小，总体水平地震作用加大；反之，结构的刚度就会减小，地震作用也就变小。因此在设计过程中，应当根据建筑的基本情况来综合考量，将建筑的设防烈度，高度，装修等级等内容考量在内，以确定结构允许的位移的最大限值，从而确定剪力墙的数量和体积，保证经济和安全并重。
3.4.3刚度和延性的和谐统一。
框架与剪力墙结构在刚度和弹性限值、延性系数等方面都存在着一定的差异，这就给框剪结构的抗震性能的提升制造了难题。所以，在抗震中应将各个构件协调起来，使刚度和延性和谐统一，以保证建筑的抗震需求。
为了使剪力墙与框架共同工作，可采取以下措施：
带竖缝剪力墙。竖缝剪力墙在水平力作用下产生的侧移，不再是以墙体的剪切变形为主而是以并列柱的弯曲变形为主，原来墙上的斜向裂缝被并列小柱上、下端的水平裂缝代替。由于剪力墙的力学性能由剪切变为弯曲，弹性形变侧移值增大，延性改善，弹塑性耗能增加，避免了普通抗震墙斜裂缝出现后的刚度严重退化。
采用较好的延性偏交支撑。主要构造是交叉直撑的交叉点处用拼接板，高强螺栓和阻尼材料组成，在小震时，交叉点处提供足够的刚度和强度，像普通直撑那样工作，在强震时，上撑与下撑之间可相对滑动，导致刚度大大下降，可提高剪力墙和框架之间的协调工作能力。
框剪结构抗震的设计与计算
在现行规范的抗震分析中采用协同工作计算法，即采用框架弹性刚度和剪力墙弹性刚度组成并联体结构模型，计算出结构弹性自振周期，按众值烈度计算弹性地震作用F，并将F按弹性刚度比值分配给框架和剪力墙。
该计算方法不能反映出因剪力墙开裂，刚度在局部发生突变而引起墙体转动给结构带来内力重分布，这样显然与实际情况有误差。
因此，有必要做如下调整：
在整体按弹性方法计算的基础上，允许个别构件、个别部位按弹塑性性质对刚度进行调整，也允许局部考虑塑性内力重分布进行计算。
加强连梁是改善墙肢应力分配不均的有效途径。通过合理的结构布置，使连梁能够像各片墙肢传递更多轴向力，让各墙肢尽可能的平均分担重力而避免出现某墙肢全截面受拉的情况，从而也改善了墙肢承受剪力不均的状况。
根据空间有限元程序分析结果：受拉墙肢刚度退化后，实际受压墙肢承受了90%的总剪力而受拉墙肢仅承受10%，墙肢受剪严重不均匀。为此对于一、二级抗震墙，受压墙肢的设计弯矩和剪力应乘以1.25，而受拉墙肢可以降低10-20%。
结束语
框架―剪力墙结构之所以在建筑中得到了广泛的应用，就是因为其结构的互补性。合理的设计可以使其突出框架与剪力墙的结构优势，提高高层建筑的抗震能力，而设计的关键就是剪力墙的数量和形式的使用。因此，在实际的设计中应遵循结构均匀，承载分散，把握节点等原则，来确定框架和剪力墙的使用比例和形式，以此来保证框剪结构在高层抗震建筑中起到应有的作用。
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