[12-11 16:58:43] 来源：http://www.tmgc8.com 建筑设计 阅读：3297次
高层建筑，有效利用空间资源、占地面积小，它的出现有效缓解了城市住房困难、交通拥挤等城市用地优先和人口密集的矛盾。国际交往的日益频繁和世界各国旅游业的发展更促进了高层建筑的蓬勃发展。同时，随着建筑科学技术的不断进步，在建筑领域内也出现了不少新结构、新材料和新工艺，这些为现代高层建筑的发展提供了条件。20世纪80年代以来，世界各国的高层建筑发展十分迅速，如雨后春笋林立于世界各地，具有强大的生命力。
高层建筑的设计与建造不仅要考虑到建筑的功能，还应该考虑到结构受力、安全、技术等各方面的要求。在多功能的公共建筑中，通常要求底部作商业的建筑中，上部采用剪力墙结构，布置成住宅或办公间，在底部则为了满足布置餐厅、商店、文化娱乐以及其他需要较大空间公用房间的建筑功能的要求，通常用框架柱代替剪力墙，以满足业主底部大空间的使用要求。这种底部首层或几层取消部分剪力墙，形成大空间的结构称为底部大空间剪力墙结构，或框支——剪力墙结构。
1.剪力墙结构概念及特点
剪力墙结构是指由钢筋混凝土墙体构成的承重体系，同时承受竖向荷载和侧向力的结构。剪力墙结构利用建筑外墙结构和内隔墙位置布置的钢筋混凝土结构墙，墙体下端固定在基础顶面上的竖向悬壁板，竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力，侧向力在墙体内产生水平剪力和弯矩。因这类墙体具有较大的承受侧向力（水平剪力）的能力，故被称之为剪力墙。
剪力墙结构的适用范围较大，从十几层到几十层或更高的建筑中也很适用。它常被用于高层住宅和高层旅馆建筑中，例如：广州宾馆，27层，87m；北京西苑饭店，27层，92m；广州白天鹅宾馆，30层，102m。因为此类建筑物的隔墙位置较为固定，布置剪力墙不会影响各个房间的使用功能，而且在房间内没有柱、梁等外凸物件，既整齐美观，又便于室内家具布置。
2.框架——剪力墙结构
框架——剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，以满足不同建筑功能的要求。在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，以满足建筑结构的抗侧力要求，从而组成框架―剪力墙结构体系。在框架中局部增加剪力墙可以在对建筑物的使用功能影响不大的情况下，使结构的抗侧力刚度和承载力都有显著提高，所以这种结构体系兼有框架和剪力墙结构的优点，是一种适用性较广的结构体系。
2.1框架——剪力墙结构变形特点
高层建筑结构受力特点与多层建筑结构的主要区别是侧向力（风或水平地震作用）成为影响结构内力，结构变形及建筑物土建造价的主要因素。在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线主要为剪切型，而剪力墙结构主要是弯曲型变形。由于两者是受力性能不同的两种结构，因而两者之间需要通过楼板的协同工作。由于楼板平面内刚度很大（计算中假定为无限刚性），因此在同一楼板处必有相同的位移，这就形成了框架-剪力墙结构特有的变形曲线，呈反S形曲线。框架——剪力墙结构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。该体系结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用楼梯间、电梯井、管道井等墙体。由此可见，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑结构体系中。
框架——剪力墙结构体系受到外力时，框架结构底部位移迅速增大，上部位移增长较为缓慢，剪力墙结构底部位移增长较为缓慢，上部位移增长则较快。在框架——剪力墙结构下部，侧位移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙体结构将框架向左边拉，框架——剪力墙的侧位移比框架结构单独侧位移较小，比剪力墙单独侧位移大；在上部，框架结构又可以对剪力墙结构提供支持，即框架将墙体向左边推，其侧位移比框架结构单独侧位移大，比剪力墙单独侧位移小。因此可见，框架——剪力墙结构的侧位移显著减小，且使框架和剪力墙中内力重分布更趋于合理。
2.2框架——剪力墙结构受力特点
剪力墙的侧位移刚度显著大于框架结构，因此，剪力墙分配到的剪力也将大于框架结构。由于变形协调作用，框架与剪力墙的荷载和剪力分布沿高度方向调整。框架结构在水平力作用下，框架与剪力墙之间楼层剪力的分配比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度而变化，与结构刚度特征值λ密切相关。框架——剪力墙结构中的框架底部剪力为零，剪力控制部位在房屋高度的中部或者上部，而纯框架结构最大剪力在底部。由此可见，当实际布置有剪力墙（如：电梯井道、楼梯间、设备管道井墙等）的框架结构，须按框架结构协同工作计算内力，而不应简单按纯框架计算与分析，否则不能保证框架部分上部楼层构件的可靠度。www.tmgc8.com
3.底部大空间剪力墙结构设计建议
底部大空间剪力墙结构平面布置应规则且均匀对称，尽量使水平荷载的合力中心与结构刚度中心重合，可避免或缓解扭转的不利影响。落地剪力墙应布置在大空间房间的两端。为保证落地剪力墙对框支剪力墙的支承与约束作用，须严格限制底层楼盖的水平位移。大空间房间的长度不宜过长。在设计中，为框支剪力墙隔开的相邻两道落地剪力墙的距离与建筑宽度之比（L/B），建议按L≤2B布置。当建筑物总长度较大时，除在两端设置落地剪力墙外，还可在平面中部布置落地剪力墙，以增强其整体结构抗侧力性能。
4.底部大空间剪力墙结构体系发展趋势
我国高层建筑层数不断增加，体型结构也越来越复杂，由于框架结构的主要特点是能获得大空间结构房屋，房间布置较为灵活。其主要弱点是抗侧力刚度较小，侧位移较大。而剪力墙结构与之相反。但是全剪力墙结构无法灵活布置大空间等多功能房屋建筑。因此，框架——剪力墙结构体系协同作用可取长补短，既能满足空间灵活布置，又具有较大的侧向刚度，所以广泛适用于较多建筑功能要求的房屋建筑。
5.结语
底层大空间剪力墙结构体系是由框支剪力墙和落地剪力墙组成的协同工作体系。结构设计者不仅要考虑结构的安全使用，还应该考虑建筑功能以满足业主使用要求。随着建筑功能和城市规划要求的不断提高，在城市土地稀缺的有限的空间内高层建筑层数逐步增加与体型结构日益复杂，对结构设计者也提出了许多新的挑战。因此，需要更进一步总结设计经验，进行科学研究工作，以满足工程设计与使用。一座成功的建筑结构离不开各专业的密切合作，结构专业在空间效果的创造中起到支撑作用。任何一个专业在解决同一问题的时候均会有多种不同的方法，在解决空间效果的时候，结构专业同样可以有多种办法，因此，结构工程师必须对设计目标有比较深刻的了解，能够充分理解建筑意图，合理运用专业技能与理论知识进行优化设计，以满足业主使用要求。
