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摘要：近几年来，随着土地利用面积越来越紧张，高层建筑受到投资者的青睐，但是与此同时，人们对于建筑要求也越来越高，利用剪力墙结构空间整体性好、结构刚度大等优点，应用到高层建筑中，具有提高建筑质量的优势，但是在真正工程实施过程中，对于现实的结构设计环节，仍然会存在很多问题的出现，本文就是对于实际工程各设计中所出现问题的分析。
关键词：框架剪力墙；高层结构；结构设计
1剪力墙的分类以及受力特点
安全性是建筑工程设计的第一标准，而建筑的稳固性对建筑工程的安全性有直接影响。作为人们日常工作和生活的主要场所，建筑结构设计工作要求所设计出的成品具有较高的抵御灾害的能力，其中抗震性是就是众多抗灾设计标准中的一个，而剪力墙结构在高层建筑设计工作中的应用能够在很大程度上提高建筑的抗震性。然而，在进行该结构设计时设计人员需要对框架结构的具体分类情况及其受力特点进行分析，这样才能使剪力墙结构的性能得到充分发挥。
高层建筑中的框架剪力墙结构可以根据墙上开洞口类型和位置的差别划分成几种不同的类型，其中最常用的两种分别是独立悬臂墙和整截面墙。另外，我们可以根据框架剪力墙结构设计的整体系数对其类型进行划分。建筑墙肢具备的弯矩力大小会受到建筑剪力墙结构的整体系数影响，而墙肢与连续梁的比值大小是反映建筑整体性能的重要因素，通常情况下，二者之间的比值较大表示框架剪力墙的整体性较高，同时也证明整个工程結构的整体性相对较强；反之也证明建筑整体及其剪力墙的整体性较差。
此外，墙肢若、梁强的现象也可能存在，所以一定要考虑这种状况，否则会对后期设计环节造成影响。一般开洞较小的墙体与整截面墙在受力性能上大致相同，若这两种剪力墙类型都有变形曲线特征，则证明这两种结构同属弯曲型。而这两种结构类型之间又存在很大不同，整截面墙上不存在开洞口，所以该类型的框架剪力墙墙肢的弯矩力不会产生改变，其中也不会具有反弯点；但开口较小的剪力墙的墙肢弯矩力会在外界因素的影响下产生相应的变化，而这种变化具有较强的突发性，该类型的剪力墙也不存在反弯点，所以弯矩力发生的变化也不会太大。这两种类型的框架剪力墙都会使墙肢具有较强的约束力，所以都属于墙肢强梁强类型，而这种类型可以在高层建筑实际设计中使用。
2高层建筑框架剪力墙结构设计
2.1计算中注意的事项
在进行框架剪力墙结构设计过程中，由于水平作用力的推动，对框架结构的设计方法以及使用的高度应该综合整体高层建筑地层框架所能够驾驭的结构总地震倾覆力矩和地震倾覆力矩之间的计算结果进行考虑的。并且这个结构模型和分析应该按照真实情况进行输入过程，避免对结构设计产生不必要的影响。
2.2合力调整0.2Vo系数
对框架所能承受的剪力系数进行有效的控制也是进行剪力墙结构设计必要的过程，一般来说，在框架剪力墙结构中，框架所能承受的剪力比较小，但是在进行剪力墙结构设计时，通常会设置比较多的防线，其中剪力墙就会做第一道防线进行防护，而框架作为第二道防线起到一定的储备作用，在这一过程中，就应该明确计算出柱的剪力的大小。
2.3剪力墙截面高度
在剪力墙结构设计过程中，剪力墙的截面高度也有一定的要求，并且所使用的剪力墙厚度应在一定范围内进行变动，一般情况下，剪力墙越厚，所形成框架的压力就越大，就会有相应的抗侧力刚度来分担它的重量，另外如果产生的剪力墙截面厚度增大，相应的框架部分的抗侧刚度也会有相应增加，所增加的重量就会添加到框架单独承担，以至于严重影响到工程的抗震能力。所以为避免负担过重，对剪力墙截面厚度应适当的减少。
2.4注意楼面梁平面的设计
在进行楼面梁平面设计过程中，应该注意到与剪力墙之间的联系以及影响，通常情况下，抗震墙不能在梁轴线设置防线，这是就需要利用辅助工具进行控制，通过设置暗柱和辅助组对梁的位置进行支撑，但是需要注意的是，在这一过程中也需要进行计算对尺寸进行判定。
2.5框架剪力墙结构的连梁截面要有一定的承载力
剪力墙作为抗震防线的第一道防线，具有先锋防护的作用，所以对于剪力墙的细节设置都要有明确的标准。比如连梁跨高比太大，就会形成弱连梁现象，一定程度上就会减少抗震效果，并且连梁的端处也很容易发生开裂现象，从而削弱了剪力墙的抗震效果。并且在整个设计过程中，对剪力墙的洞口连梁跨高比也要进行合理控制，连接梁截面的高度不小于400mm。
3框架剪力墙结构中剪力墙的布置和数量
3.1剪力墙的布置
在进行剪力墙平面布置过程中应遵循分散、均与、周边、对称等原则：①分散原则，剪力墙片数应该控制在合理的数量之内，并且每片剪力墙的高度不能够太大，连续尺寸不能太长，这样对每片剪力墙的弯曲刚度进行分散，对作用力进行平均分散，使部分墙的作用力不会太集中，整体性效果比较好。②周边的原则，在中间位置确定时，保证整个平面中心和刚度中心相互吻合，从而确定建筑物扭转的能力，剪力墙设置在周边对称的位置，在剪力墙面积不变的基础上，增加内比例，提高抗扭转的能力。剪力墙的布置如图1所示。
3.2确定剪力墙的厚度
边框梁和边框柱，这是框架剪力墙结构中剪力墙的约束构件。在有关规范中规定，带边框剪力墙的厚度为：①1、2级剪力墙的底部，加强部分的厚度不应该小于200mm，且也不应该小于层高的十六分之一；②除此之外，其他情况不应该小于160mm，而且不应该小于层高二十分之一。鉴于此，可以剪力墙的厚度应该在层高的十六分之一或者二十分之一的前提下，200mm是最好的。
3.3剪力墙合理数量的确定
许可位移决定剪力墙的合理数量。框架剪力墙结构的顶点位移与高之比u/H不宜大于1/700，装修时则要求是u/H不宜超过1/850，要在满足这个硬性条件下，尽量减小剪力墙的数量。想提高框架剪力墙的刚度，相应的就必须增加剪力墙的数量，地震力大，地震的周期短这就意味着材料的耗费也就会相应的增加，在这一方面，日本就要相关的调查数据能够证明，而在此方面国内并不是很成熟，设计过程中没有实例用于借鉴，可以根据实际情况、地区设防烈度、建筑物的高度以及上述内容作为参考。 除了上述的剪力墙的分类以及受力特点、高层建筑框架-剪力墙受力特点、高层建筑框架剪力墙结构设计、框架剪力墙结构中剪力墙的布置和数量等，剪力墙肢截面断肢的分类也是需要考虑的。
4结合案例分析
4.1工程概况
金虹桥国际中心项目位于某市，其中地上建筑面积141976平方米。工程采用框架剪力墙结构。
4.2剪力墙受力计算模型在结构设计的初始阶段，常常面临如何经济、合理地确定剪力墙数，使之满足位移要求并减少大量重复工作的问题。当不考虑连梁对剪力墙的转动约束作用时，框架-剪力墙结构可以简化为框架c剪力墙铰接体系，如图1所示。
框架-剪力墙铰接体系的变性协调微分方程为：
d4y/dx4-Cfd2y/EwLwdx2=P（x）/EwLw（1）
式中：y———框架-剪力墻的侧向位移；
x———框架-剪力墙距底部的距离；
Cf———框架的抗侧刚度；
EwLw———剪力墙的抗侧刚度；
P（x）———水平荷载。
为了推导公式的方便，设：λ=H/姨Cf/EwLw（2）λ：称为结构刚度特征值，是与剪力墙和框架的刚度有关的参数。
在倒三角形荷载下，求解方程式（1），可得到y（x）的表达式，当x=H时，设此时的y（H）为Δ，可整理得到：
120ΔCf/11qH2=Aλ2（3）
利用计算机程序可求解得：
λ=5.344-姨25.25-102.2Cf/qH2（4）
若已知框架的抗侧刚度，并根据设计规程确定Δ/H，则根据式（2）和式（4）可以得到满足位移要求的剪墙刚度，进而确定所需要的剪力墙数目。
4.3剪力墙受力效果通过鲁班BIX的技术独立模型、碰撞检测、协调沟通、三维技术交底，运用上述公式（2）和公式（4）通过计算发现该项目剪力墙受力结构合理，剪力墙的肢强系数和整体系数也能满足支撑要求，使该工程建设达到了安全、经济、合理的施工要求。
5结束语
高层建筑框架剪力墙设计工作是一件非常复杂的任务，在设计前需要对建筑施工地点的实际情况进行反复考察，并且还要结合工程设计要求对设计中所涉及到的各参数进行充分考量，这样才能确保设计出的建筑设计效果符合工程设计要求。另外，实际设计时还要对所设计的剪力墙中每一个受力点的特征都进行充分考量，如果考量不足将会对剪力墙的建设施工效果造成严重影响。因此，建筑工程设计人员在执行高层建筑框架剪力墙结构设计时一定要保持严谨的态度，并对文中叙述的几个问题进行充分考量，以推动我国建筑行业发展。
参考文献：
[1]苏芳.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].房地产导刊，2014（10）.
[2]王献春.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的研究[J].商品与质量·建筑与发展，2014.
[3]李晓斌.浅谈高层建筑框架剪力墙结构设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（18）：101～102.
[4]张金林.实例分析高层建筑框架-剪力墙结构设计[J].建筑工程设计，2012（6）：82～83.
[5]孙艳.对高层建筑结构框架剪力墙设计的设计问题[J].科技创新与应用，2013（11）.
（作者单位：天津辰力工程设计有限公司）
关键词：框架剪力墙；高层结构；结构设计
1剪力墙的分类以及受力特点
安全性是建筑工程设计的第一标准，而建筑的稳固性对建筑工程的安全性有直接影响。作为人们日常工作和生活的主要场所，建筑结构设计工作要求所设计出的成品具有较高的抵御灾害的能力，其中抗震性是就是众多抗灾设计标准中的一个，而剪力墙结构在高层建筑设计工作中的应用能够在很大程度上提高建筑的抗震性。然而，在进行该结构设计时设计人员需要对框架结构的具体分类情况及其受力特点进行分析，这样才能使剪力墙结构的性能得到充分发挥。
高层建筑中的框架剪力墙结构可以根据墙上开洞口类型和位置的差别划分成几种不同的类型，其中最常用的两种分别是独立悬臂墙和整截面墙。另外，我们可以根据框架剪力墙结构设计的整体系数对其类型进行划分。建筑墙肢具备的弯矩力大小会受到建筑剪力墙结构的整体系数影响，而墙肢与连续梁的比值大小是反映建筑整体性能的重要因素，通常情况下，二者之间的比值较大表示框架剪力墙的整体性较高，同时也证明整个工程結构的整体性相对较强；反之也证明建筑整体及其剪力墙的整体性较差。
此外，墙肢若、梁强的现象也可能存在，所以一定要考虑这种状况，否则会对后期设计环节造成影响。一般开洞较小的墙体与整截面墙在受力性能上大致相同，若这两种剪力墙类型都有变形曲线特征，则证明这两种结构同属弯曲型。而这两种结构类型之间又存在很大不同，整截面墙上不存在开洞口，所以该类型的框架剪力墙墙肢的弯矩力不会产生改变，其中也不会具有反弯点；但开口较小的剪力墙的墙肢弯矩力会在外界因素的影响下产生相应的变化，而这种变化具有较强的突发性，该类型的剪力墙也不存在反弯点，所以弯矩力发生的变化也不会太大。这两种类型的框架剪力墙都会使墙肢具有较强的约束力，所以都属于墙肢强梁强类型，而这种类型可以在高层建筑实际设计中使用。
2高层建筑框架剪力墙结构设计
2.1计算中注意的事项
在进行框架剪力墙结构设计过程中，由于水平作用力的推动，对框架结构的设计方法以及使用的高度应该综合整体高层建筑地层框架所能够驾驭的结构总地震倾覆力矩和地震倾覆力矩之间的计算结果进行考虑的。并且这个结构模型和分析应该按照真实情况进行输入过程，避免对结构设计产生不必要的影响。
2.2合力调整0.2Vo系数
对框架所能承受的剪力系数进行有效的控制也是进行剪力墙结构设计必要的过程，一般来说，在框架剪力墙结构中，框架所能承受的剪力比较小，但是在进行剪力墙结构设计时，通常会设置比较多的防线，其中剪力墙就会做第一道防线进行防护，而框架作为第二道防线起到一定的储备作用，在这一过程中，就应该明确计算出柱的剪力的大小。
2.3剪力墙截面高度
在剪力墙结构设计过程中，剪力墙的截面高度也有一定的要求，并且所使用的剪力墙厚度应在一定范围内进行变动，一般情况下，剪力墙越厚，所形成框架的压力就越大，就会有相应的抗侧力刚度来分担它的重量，另外如果产生的剪力墙截面厚度增大，相应的框架部分的抗侧刚度也会有相应增加，所增加的重量就会添加到框架单独承担，以至于严重影响到工程的抗震能力。所以为避免负担过重，对剪力墙截面厚度应适当的减少。
2.4注意楼面梁平面的设计
在进行楼面梁平面设计过程中，应该注意到与剪力墙之间的联系以及影响，通常情况下，抗震墙不能在梁轴线设置防线，这是就需要利用辅助工具进行控制，通过设置暗柱和辅助组对梁的位置进行支撑，但是需要注意的是，在这一过程中也需要进行计算对尺寸进行判定。
2.5框架剪力墙结构的连梁截面要有一定的承载力
剪力墙作为抗震防线的第一道防线，具有先锋防护的作用，所以对于剪力墙的细节设置都要有明确的标准。比如连梁跨高比太大，就会形成弱连梁现象，一定程度上就会减少抗震效果，并且连梁的端处也很容易发生开裂现象，从而削弱了剪力墙的抗震效果。并且在整个设计过程中，对剪力墙的洞口连梁跨高比也要进行合理控制，连接梁截面的高度不小于400mm。
3框架剪力墙结构中剪力墙的布置和数量
3.1剪力墙的布置
在进行剪力墙平面布置过程中应遵循分散、均与、周边、对称等原则：①分散原则，剪力墙片数应该控制在合理的数量之内，并且每片剪力墙的高度不能够太大，连续尺寸不能太长，这样对每片剪力墙的弯曲刚度进行分散，对作用力进行平均分散，使部分墙的作用力不会太集中，整体性效果比较好。②周边的原则，在中间位置确定时，保证整个平面中心和刚度中心相互吻合，从而确定建筑物扭转的能力，剪力墙设置在周边对称的位置，在剪力墙面积不变的基础上，增加内比例，提高抗扭转的能力。剪力墙的布置如图1所示。
3.2确定剪力墙的厚度
边框梁和边框柱，这是框架剪力墙结构中剪力墙的约束构件。在有关规范中规定，带边框剪力墙的厚度为：①1、2级剪力墙的底部，加强部分的厚度不应该小于200mm，且也不应该小于层高的十六分之一；②除此之外，其他情况不应该小于160mm，而且不应该小于层高二十分之一。鉴于此，可以剪力墙的厚度应该在层高的十六分之一或者二十分之一的前提下，200mm是最好的。
3.3剪力墙合理数量的确定
许可位移决定剪力墙的合理数量。框架剪力墙结构的顶点位移与高之比u/H不宜大于1/700，装修时则要求是u/H不宜超过1/850，要在满足这个硬性条件下，尽量减小剪力墙的数量。想提高框架剪力墙的刚度，相应的就必须增加剪力墙的数量，地震力大，地震的周期短这就意味着材料的耗费也就会相应的增加，在这一方面，日本就要相关的调查数据能够证明，而在此方面国内并不是很成熟，设计过程中没有实例用于借鉴，可以根据实际情况、地区设防烈度、建筑物的高度以及上述内容作为参考。 除了上述的剪力墙的分类以及受力特点、高层建筑框架-剪力墙受力特点、高层建筑框架剪力墙结构设计、框架剪力墙结构中剪力墙的布置和数量等，剪力墙肢截面断肢的分类也是需要考虑的。
4结合案例分析
4.1工程概况
金虹桥国际中心项目位于某市，其中地上建筑面积141976平方米。工程采用框架剪力墙结构。
4.2剪力墙受力计算模型在结构设计的初始阶段，常常面临如何经济、合理地确定剪力墙数，使之满足位移要求并减少大量重复工作的问题。当不考虑连梁对剪力墙的转动约束作用时，框架-剪力墙结构可以简化为框架c剪力墙铰接体系，如图1所示。
框架-剪力墙铰接体系的变性协调微分方程为：
d4y/dx4-Cfd2y/EwLwdx2=P（x）/EwLw（1）
式中：y———框架-剪力墻的侧向位移；
x———框架-剪力墙距底部的距离；
Cf———框架的抗侧刚度；
EwLw———剪力墙的抗侧刚度；
P（x）———水平荷载。
为了推导公式的方便，设：λ=H/姨Cf/EwLw（2）λ：称为结构刚度特征值，是与剪力墙和框架的刚度有关的参数。
在倒三角形荷载下，求解方程式（1），可得到y（x）的表达式，当x=H时，设此时的y（H）为Δ，可整理得到：
120ΔCf/11qH2=Aλ2（3）
利用计算机程序可求解得：
λ=5.344-姨25.25-102.2Cf/qH2（4）
若已知框架的抗侧刚度，并根据设计规程确定Δ/H，则根据式（2）和式（4）可以得到满足位移要求的剪墙刚度，进而确定所需要的剪力墙数目。
4.3剪力墙受力效果通过鲁班BIX的技术独立模型、碰撞检测、协调沟通、三维技术交底，运用上述公式（2）和公式（4）通过计算发现该项目剪力墙受力结构合理，剪力墙的肢强系数和整体系数也能满足支撑要求，使该工程建设达到了安全、经济、合理的施工要求。
5结束语
高层建筑框架剪力墙设计工作是一件非常复杂的任务，在设计前需要对建筑施工地点的实际情况进行反复考察，并且还要结合工程设计要求对设计中所涉及到的各参数进行充分考量，这样才能确保设计出的建筑设计效果符合工程设计要求。另外，实际设计时还要对所设计的剪力墙中每一个受力点的特征都进行充分考量，如果考量不足将会对剪力墙的建设施工效果造成严重影响。因此，建筑工程设计人员在执行高层建筑框架剪力墙结构设计时一定要保持严谨的态度，并对文中叙述的几个问题进行充分考量，以推动我国建筑行业发展。
参考文献：
[1]苏芳.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨[J].房地产导刊，2014（10）.
[2]王献春.高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的研究[J].商品与质量·建筑与发展，2014.
[3]李晓斌.浅谈高层建筑框架剪力墙结构设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（18）：101～102.
[4]张金林.实例分析高层建筑框架-剪力墙结构设计[J].建筑工程设计，2012（6）：82～83.
[5]孙艳.对高层建筑结构框架剪力墙设计的设计问题[J].科技创新与应用，2013（11）.
（作者单位：天津辰力工程设计有限公司）