叶晓华
（北京建谊高能建筑设计研究院有限公司合肥分公司 安徽合肥 232001）
摘要：以某工程为研究课题，对高层住宅框支剪力墙结构的设计进行重点探寻。介绍了该工程的情况以及结构布置，并对框支剪力墙结构的设计要点加深探讨，以期能为相关设计人员提供参考。
关键词：高层住宅；框支剪力墙结构；设计
引言：剪力墙主体结构住宅作为一种新型的高层建筑结构体系，在世界各国的高层建筑中得到了广泛的应用，高层剪力墙住宅在获得了快速发展。剪力墙的布置和横截面设计常常都是工程师依据多年的经验而得出的。因此，在无明确的优化结构设计技术和方法的状态下，工程师往往为了结构的安全和方便而进行设计，缩短了设计时间和周期，但设计的整体结构过于保守，没有完全发挥出原材料的真正性能。
1框支剪力墙结构概述
框支剪力墙是一种以框架梁作为支持的剪力墙结构。根据实际的功能要求，框架剪力墙的底部无法直接放置在其基础上，而是在下部框架梁之上。荷载从上部框架梁直接传递到下部框架柱上，下部框架梁又称框支梁，支撑上部框架梁的底柱称框支柱，上部框架梁支撑的剪力墙结构称框支剪力墙[1]。
2高层住宅建筑框支剪力墙结构设计要点
2.1平面布置
平面布置系统设计的基本功能条件是整体性好、对称性和相对平衡性、规范性和简单性。要求使整个建筑的机械刚度传递核心与建筑的荷载传递中心平衡重叠，以免荷载扭转带来的不利影响。结构扭转偏心位移响应比总刚度应不断增大，结构扭转偏心位移响应比总刚度不宜大于1.2。对基础上下两层的抗剪钢筋进行加固，可有效减少基础上下层楼板，使基础上两层剪力通过上层楼板有效地传到下一层。
2.2竖向布置
竖向布置的关键点是控制转换面上下层刚度比。为满足大型建筑空间底层高强度、高刚度、高延性的需要，应加大转换层下部的刚度，使转换后构件的上下部刚度处于相对平衡，一般情况下，转换层上下部的等效刚度差比应大约为1。
2.3框支柱和落地剪力墙布置
（1） 同时，落地筒体或框架剪力墙底部的基材也应逐层加厚；（2）为更好地利用顶部转换梁顶部的框架剪力墙，大部分框架剪力可转移到顶部框架梁柱处的框架剪力墙上，为减小顶层框架梁柱承受的顶层剪力，若框架梁支撑层直接设置在1-2层，则应尽量保证顶层剪力墙与顶层框架梁柱的厚度差，间距不小于12m直接设置在3层及以上转换层上，间距不要小于10m；（3）侧面的门洞不应直接放置在位于顶部中心的转换梁顶部；（4）通过不断提高底部强度来实现建筑物顶部的使用，加强使用区顶部剪力墙顶缘保护体系，加强抗震约束组合结构的顶部抗震措施强度，提高顶部抗震约束结构的措施强度。
2.4转换构件布置
在施工过程中，应尽量确保转换用的整个构件的主梁受力简单明了。一般来说，可以在转换构件的剪力墙下重新布置转换构件的主梁。但如果其竖梁布置相对复杂，则应进行新型附加应力转换器梁结构的横向有限元结构分析，并依据应力校核进行线性配筋和横向配筋加强[2]。
3 框支剪力墙结构设计应用实例
3.1施工状况
一个项目地处城市最繁华的区域，地理位置的重要性显而易见。根据设计方案，本工程设计为地下室2层，高4.7m，高5.1m，主要为设备及地下停车库；裙楼3层，高4.8m，高5.3m，主要为商场，4层以上3.0m，为商住楼。地上共17层，总高度57.3m，确定第三层即第四层顶部为梁式转换层，采用主次梁式转换层改变设计方案。
3.2结构布置
由于高层建筑中重要主体结构的平面尺寸分布通常是不规则的，在进行高层建筑主体结构设计时，可以通过规划施工和统计节点设置，将其划分为两个个体，构成重要主体结构不可分割的一部分，具体为主体结构施工中采用的主体尺寸面积计算方法介绍如下：
框支层落地剪力墙厚度350mm，框架支柱最大厚度900mm×900mm，框架支次柱主梁600mm×1100mm，框架支撑柱主梁700mm×1300mm，650mm×1300mm，由于左上两个框架结构设计构件各结构单元的结构型式相似，层数相同，因此只有右上部分才能对框架结构设计进行基本分析，针对建筑平面结构不规则的具体问题，需及时研究并采取相关措施加以完善[3]。
4 计算要点
4.1 结构主控参数
从整体结构设计和布局的重要技术角度考虑，框支梁剪力墙结构属于三维应力分析结构设计体系。结构竖向刚度和应力参数在纵向和横向变化较大，应力复杂度较高，且许多构件可能是结构的薄弱环节，根据专业技术设计规范的基本特点，选用了一套完全满足设计实践要求的三维应力分析结构设计软件，并对其整体结构性能进行了设计分析，对于横向框支梁剪力墙部分的结构设计，可能是因为需要在一定程度上应用有限元设计软件技术，平面结构有限元应力范围为建筑物底墙框架、结构墙和框架支撑层以上3~4层结构墙[4]。
4.2 优化连梁设计
在连梁应用设计过程中，当连梁按连梁非刚性抗震和抗震性能要求设计时，连梁高跨比不宜大于2.5，跨径应小于2.5，连梁的抗震力、抗剪强度承载力和配筋等应有具体化的设计要求，塑性调幅可按以下方法设计。（1） 根据连梁的刚度，可以在内力计算开始时进行折减。（2） 分别计算两连梁的弯矩和各剪力组合值的内力，然后将弯矩乘以折减系数。在具体设计中，是否可以采用这种方法，必须根据实际情况考虑调整后连梁的弯矩和剪力设计值是否不应小于实际使用阶段的设计值。
4.3 底部设计优化
一般来说，在底部剪力墙的设计时，对于普通类型的剪力墙，底部加固面积应取转换层以上两层，且不应房屋高度的十分之一。要求该值远高于两层的高度；针对底部有转换层的建筑工程来说，剪力墙底部的配筋位置和高度可根据两层以上建筑高度和两层以上墙体墙肢总的高度八分之一两者的稍大值选取。
5 抗震措施
依据相关性需求，由于本工程剪力墙和框架抗震转换层位于三层位置，故本工程底部增设的剪力墙和框架抗震等级应定为2级，而框支剪力墙和框架抗震转换层需满足1级抗震要求，非底部剪力墙位置的抗震转换层应确定为4级[5]。在高层建筑结构设计时，既要确保转换层上部结构剪力墙的刚度和稳定性满足规范要求，同时还要适当降低其自身重量，以确保转换层上部结构的性能能够满足规范要求，且下部结构的刚度和稳定性可以达到其需要度，从而有效地提高其结构的延性和稳定性，具体有以下几个层面。
（1） 为了减轻结构重量，需选用较轻的隔墙材料，适当缩减剪力墙结构的数量、厚度和尺寸，结果表明，框架式支撑梁焊接结构承受酸蚀和应力变形的强度得到了有效的提高和加强，桥梁转换层与相邻建筑物的结构层之间的桥梁厚度和连接尺寸大大扩大。同时根据实际情况适当减少内焊钢筋数量，保证关键部位能满足桥梁结构的特殊性能。
（2）合理增加底部框剪结构的截面和尺寸设计，保证底部框剪结构的结构和抗剪刚度满足实际应用。
（3）底部配筋率可适当提高全面提高，施工中可提高该区域底部钢筋的强度，使底部钢筋结构的抗弯、胀性能达到规定要求。
（4）剪力墙支护结构的内部连接钢筋必须基本满足规范要求，且必须能有效保证结构内部连接点的牢固性，并具有较强的抗冲击和抗震能力。
6 结语
对于框支剪力墙结构的大型高层建筑，在主体结构的设计中，除严格满足高层建筑主体结构所有工程的设计技术要求外，还应根据设计要求与该类主体结构的所有其他规定相适应守则的有关规定。同时，根据开发的实际需要采取必要的抗震加固、结构加固等处理措施，并能使结构布局更加合理，在充分满足房屋建筑使用条件和要求的前提下，保证结构的安全具有良好的抗震性能，进而提高和提升住宅建筑的整体性能和质量。
参考文献：
[1]杨慎银，陈志城. 某框支剪力墙高层结构设计及抗震性能分析[J]. 广东土木与建筑，2019,26(07):12-17.
[2]华正富. 浅谈高层建筑中剪力墙结构设计[J]. 绿色环保建材，2018(07):121-122.
[3]武英俊，杨家宝. 高层建筑框架剪力墙结构设计的分析[J]. 建材与装饰，2018(41):205-206.
[4]黄裔发. 高层建筑框支剪力墙结构设计[J]. 住宅与房地产，2019(15):43-58.
[5]周剑婷. 高层建筑框支—剪力墙结构设计要点探析[J]. 住宅与房地产，2019(15):50.