浅谈高层建筑结构设计及浅谈高层建筑框架剪力墙结构设计

浅谈高层建筑结构设计摘要：我们的科学技术越来越发达，进而我们的建筑业也催生出许许多多新的结构和施工技艺。由于我们的社会对我们的高层建筑有了更高的要求，所以我们的高层建筑结构也有了新的发展，本文就现代的一些高层结构的设计进行分析和了解。关键词：高层建筑结构设计钢结构荷载结构构件0引言从古代以来，人类在建筑上就有向高处发展的构想，并通过思考和研究，将高层建筑从梦想照进现实。古埃及的金字塔凝结了多少古人的智慧结晶。21世纪以来，我们对于城市的空间需求越来越大，我们的空间利用率越来越高，我们的建筑物也变得越来越高，我们的高层建筑的结构的设计越来越先进，水平越来越高。接下来就我们一起了解高层建筑结构的设计吧。1高层建筑的界定一般来说，我们判断是否为高层建筑的依据为建筑的高度和层数。世界各地对于高层建筑的规定不同。按照我国建设部最近批准的行业标准，把十层以及以上或者建筑物的高度高于28m的称作高层建筑。2高层建筑结构设计中常见结构2.1承重墙结构承重墙结构在芝加哥19世纪80年代引人钢框架和幕墙以前，承重墙是高层建筑物的主要支承结构。传统的高层砌体建筑物是巨大的重力结构,在那里墙体被理解为独立地发挥作用，它们的作用并不被看成整个三维空间建筑形体的一部分。直到第二次世界大战后,经过工程设计的薄墙砌体结构才被引人欧洲。承重墙结构大部分用于需要频密空间划分的建筑类型，如住宅建筑。承重墙的间距可以较密，例如12~18ft(3.6~5.4m),可直接作为房间之间的分隔，也可以拉开间距，例如相隔30ft(9m)，采用大跨度的楼盖体系来支承进一步划分空间的隔墙。15层或15层以上的砖、混凝土砌块、预制混凝土大墙板或者现浇钢筋混凝土的承重墙建筑,在今天还是很普遍，它们已经可以盖到26层高。承重墙原则上适合多种建筑形式和布局。平面形式涵盖了从板式建筑、不同形状的塔式建筑直至它们的任何组合。墙体布局也可以有不同的形式，例如十字墙、长肢墙、双十字墙、筒状墙和辐射状墙。[1]通过以上墙体的组合，可以得到无数种混合体系。墙体可以是自然地彼此连续排成一直线，也可以参差错列,它们可以相互交叉，也可以形成单个墙柱作为独立构件发挥作用。承重墙通常既承受重力又承受侧向力。2.2核心筒结构在20世纪60年代,Metabolists把沿着核心筒的竖向流通和服务空间清楚地分隔开，他的思想影响了许多带有外露式服务性竖井的多核心筒建筑物。这些都市建筑群按照KenzoTange"建筑物像生物一样以新陈代谢的方式生长”的话发展着，它们由很多服务性的塔楼组成，其间通过多层横向通道彼此连接,这些塔楼又包含许多再分的间隔。[2]这种都市型的巨型结构的例子还可以从20世纪70年代的医院规划中找到。住宅建筑的功能是固定的，水电气的供应容易沿竖向布置,因此直线布置的承重墙在住宅建筑中发挥了良好的作用。与此相反，办公和商业建筑在布局上需要最大的灵活性，要求有大面积的开放空间，并由活动隔断再作进一步的分隔，因而在这里，竖向流通和其他服务管线需要集中设置在竖井里,然后水平地引导至每一楼层。2.3桥式结构20世纪年代的设计师们把桥式构的想法变成现实.他们关注大规模城市建筑，并想把首层地面和服务空间与社会活动隔离开。横跨两个竖向支承的大跨度结构有无数种可能的解决方案。与桥式结构的概紧密联系的是核心简结构，许多建筑物通过类似桥梁的方式组成巨型框架来支承次级筑物。同样地，一些悬挂结构也以桥的原理为基础，如在些超高层建筑里，为了稳定的目的采用巨型框架或巨型斜撑，把建筑物重量集中到某些点上，并通过下列结构将空间向连通起来，它们是空腹桁架、桁架、拱、悬吊拱及墙梁等。2.4悬挂建筑将悬挂原理应用到高层建筑而不仅仅是用于屋盖结构,实际上是20世纪的事,尽管涉及悬挂概念的实验可以追溯到20世纪20年代。这个时期的结构主义者发现了大量新的支承结构体系，追求用尽可能少的材料来表现没有重感的建筑。即空间上的轻盈和外立面的通透，没有粗大结构构件所产生的视觉障碍。与框架结构的承压柱相比,用缆索来悬吊楼板只需要大约1/6的材料，这个事实对设计者来说是个新的挑战。除此之外,这种类型的结构在其底部可以形成个没有柱子的空间。从巨大的中央塔顶部伸出庞大的悬臂构件，在它们的端部悬吊受拉的柱子.这样的树型建筑物如今已经常见。它们的楼板或空间单元例如密封舱、盒子建筑)是用竖向或斜向的受拉构件悬挂在支承结构上的。典型的悬挂体系应用的是刚性核心简原理(有外伸梁的单个核心简或多个核心简巨型框架、树状框架等)、牵索桅杆原理和整体张拉或空间网络原理。[3]3高层建筑结构的受力特点与基本要求3.1水平作用是高层建筑结构设计的主要控制因素在高层建筑设计中，高层建筑结构设计是很重要的一环。高层建筑结构不单单是要承受来自竖向的荷载(比如说一些结构的自身重量、楼里移动的人或货物带来的活荷载)，然后还要承受像风的荷载或者地震作用的水平作用。多层建筑，-般可以忽略由水平作用产生的结构侧向位移对建筑使用功能或结构可靠度的影响。[4]在对高层建筑进行结构的合计的过程中，然而作用在高层建筑物的竖向荷载的和多层建筑物所受到的作用非常的相似。柱子所受到的内部的轴力随着建筑物的高度的增大而变大，这种增大是呈线性关系而进行变化的。然而因为建筑物所受到的水平荷载所导致的弯矩，随着建筑物高度的增大而呈现出一种平方的增大的关系。3.2结构刚度是高层建筑结构设计的关键因素要设计多少层或多高的建筑，这是出自使用的需要，而建筑平面和高度一经确定，外荷载也就不容商榷。为抵抗外荷载(特别是水平作用)引起的内力和制房屋的侧向位移就要要求所使用的结构具有非常大的强度和刚度。3.3高层建筑结构设计宜采用最佳的高宽比建筑物的高宽比，对于多层建筑来说尚不突出，但对高层建筑却显得十分重要。建筑总高度与总宽度要保持合理的比例，才能使建筑体型美观，又满足抗风抗震要求，这是最佳设计的主要条件之一。3.4选择有利于抗侧力的建筑体型在按照建筑的不同功能和不同层数选取合理的结构型式、结构体系，并考虑其最佳高宽比的同时，还必须选择有利于抗风抗震的建筑体型，且宜选用风作用效应较小的平面形状。比如说，双层圆形简中简结构，在承受来自任何方向的风力或地震作用时，所有柱子总的最大内力基本相同，从而可以充分发挥材料性能。还有就是方型塔式简体结构，虽然在水平作用下，各柱的内力有些差异，但由于纵横两个方向质心与重心重合，不产生扭矩，且体型规整，便于施工。然后就是矩形简体结构，当承受水平作用时，其结构受力还是比较好的。其他如由八角形、三角形等平面组成的体型，对抗风度抗震均较有利，各有其特点可取。3.5高层建筑结构设计应统筹布局高层建筑结构设计，应从总体上注意概念设计，我们应该把重放在结构类型的选取上，还有就是需要确定好结构体系，在进行建筑物的抗震设计的过程中，我们应该把结构的平面布局做的有规则一些，我们还要选择一些抗风性能好而且相对来说比较经济环保的结构我们需要特别认真对待的一点是，我们必须要对构造采取有效的加强措施，这样才能使我们所要设计的建筑物和构筑物具有良好的抗震性能，以保证我们的建筑物具有可靠性和安全性。高层建筑结构设计与建筑设计密不可分，不同的结构体系对建筑布局均有不同的影响。例如，高层建筑是以电梯作为主要的垂直交通工具，在结构设计中，应注意如何有效地利用电梯，组织方便、安全而又经济的公共交通体系。其他如供水、供电、通讯设备，防火、防烟、疏散、安全措施以及服务设施、环境、废物处理等等。所有这些，均需要全面考虑与统筹安排，我们还要做好这些措施之间的统一性，我们在进行新的结构的设计时，会带来新的施工工艺和一些材料和方式的创新。在一些层数比较低的建筑物之中，我们往往会把这些对于结构安全不太重要的问题给忽视掉。但是这些问题在我们的高层建筑物中就显得极为重要，我们必须要有足够的重视并采取合理的有效的方法进行处理。其中包括工程技术问题、建筑艺术问题、投资经济效果与社会效益问题，以及对城市建筑的动态平衡、环境影响和给人们的心理影响等。综上所述，高层建筑绝不是建筑层数的简单加高，认识和掌握这些特点，对进行一些层数比较高进行设计是特别重要的。3.6防震缝布置震害调查表明，设有防震缝的建筑，地震时由于缝宽不够，仍难免使相邻建筑发生局部碰撞，建筑装饰也易遭破坏。但防震缝宽度过大，又给立面处理和抗震构造带来困难，故多高层钢筋混凝上结构房屋，宜选用合理的建筑结构方案而避免设置防抗震缝。当建筑平面突出部分较长，结构刚度及荷载相差悬殊或房屋有较大错层时，可设置防震缝。设置抗震缝时，缝的最小宽度应符合以下要求。(1)框架结构(包括设置少置抗震墙的框架结构)房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm;高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度Sm、4m)3m和2m,宜加宽20mm。[5](2)框架抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于规定数值的50%，且均不宜小行100mm。防震继两侧结构类型不同时，宜按需要较观防展缝的结构类型和权低房屋高度确定缝宽，%理、9度柜架结构房屋防震缝两侧结构层高相差较大时，防很缝两制根不上共常精物的机构；框架构件的内力应按设置和不设置抗准地两种计极型的不利情况取值。4高层建筑结构的钢结构设计4.1钢结构的定义钢结构工程是把钢材当做是结构中的主要构成材料，在现在的建筑结构类型中占有非常大的比重。我们常常用于建造跨度比较大、内部空间比较大的建筑物，比如说我们日常生活中常常见到的工业厂房，以及我们经常去的火车站，还有仓库等建筑。4.2钢结构焊接焊接是最主要的节点连接方式。常用的焊接方法有手工电弧焊在熔剂下的自动或半自动埋弧焊、二氧化碳气体保护自动或半自动焊，以及具有特殊用途的熔化嘴电法焊和拉弧式栓钉焊等。焊缝分全焊透(等强连接)焊縫和部分焊透焊缝两种，一般柱和柱、主梁和柱接头间用生强连接焊缝。在单个构件中，传力较大的接头用等强连接焊缝,其余构件可用部分焊透焊缝。[6]焊接连接的传力最为充分,不会滑移。接头中正确施焊的焊缝将强于母材，有较大的强度储备，且形成刚性的结构。焊接结构有足够的延性,适宜承受反复荷载，但由于操作上的原因，焊接连接存在质量是否能够得到保证的问题,因此要求对焊缝进行探伤检查。从力学上讲，焊接连接有残余应力和残余变形问题，对受压构件局部稳定性和整体稳定性都会有明显的影响，因此，应制订包括焊接次序在内的合理焊接工艺,并规范焊接接头的形式，包括坡口角度，根部间隙和钝边等。栓焊混合连接是指一个连接接头同时采用高强度螺栓摩擦型连接和焊接两种连接形式。该连接施工方便,连接可靠，是工地安装常用的连接方法，常用于梁柱连接接头等重要部位。混合连接在高层钢结构工程中多用于主梁和柱的接头。其中,梁的翼缘和柱用焊缝连接,梁的腹板和柱用高强度螺栓连接。由于这种接头便于在安装时先用螺栓进行定位，故在国内外高层建筑钢结构中用得较普遍，是-种较好的连接方法。这种节点在安装时，一般先紧固腹板上的高强度螺栓，在终拧完毕后再焊接梁糞缘上的焊缝。采用这种连接方式时,在设计中已考虑了焊接时温度对高强度螺栓预拉力损失的影响。4.3钢结构的设计结构中的支撑或墙板经常布置在楼电梯周边的柜架内，必须两个方向都布置支撑或墙板，使两个方向的刚度接近。通常，每列支撑或墙板的宽度为一个柱距，高度以减少为一层:当柱距比较大时，也可以设置跨层支撑，即支撑斜杆跨越两层或两层以上,跨层支撑可减少支撑斜杆与梁柱连接节点的数量。中心支撑框架宜采用十字交叉支撑，也可采用人字形支撑或单斜杆支撑，不宜采用K形支撑。对于地震区的建筑，规范规定不得采用K形支撑,原因是K形支撑的斜杆受压屈曲或受拉屈服时,将使柱子发生屈曲甚至发生严重损坏。4.4钢结构防火钢材是一种不燃材料，但耐火性能差。它的力学性能，如屈服点、弹性模量及抗拉强度，随着温度的升高而降低,因而会出现强度下降、变形加大等问题。火灾案例和试验结果表明.高温对钢结构是有影响的。从低碳钢的试验情况看，温度在200°C以内时其力学性能基本不变，温度在430~540C之间时强度急剧下降，温度为600°C时强度很低而不能承担荷载。在火灾中,没有防火保护的钢结构构件在15min内温度就可能超过600°C。[7]因此，没有防火保护的钢结构建筑在发生火灾后,很有可能在短时间内因结构承载力下降导致结构不足以承受外部荷载而发生破坏或倒塌。5新高层建筑结构新一代的高层建筑物不必单单建立在经济、功能或风格的考虑上，那是传统的设计态度。高层建筑物可能不仅表现协作的力量，而且表达竖向发展的都市生活。换句话说，单一用途的建筑物可能被多功能的建筑物所取代，都市的基本内涵在这里被延伸到建筑物内部。这种设计态度转而可以通过以下的方式予以阐发:把不同的建筑形状沿竖向堆叠,或者互相水平连接,或者把一些建筑放在另一些建筑内。新的建筑物类型可能有不规则的外形和需要复杂支承结构的复杂空间组织。混合功能的概念可能会引起对环境问题和生活质量的关注，这就引人了绿色建筑。在绿色建筑里，节能、自然采光、自然通风变成首要问题。内部的采光竖井或前庭，连同与外墙连接的水平庭院，都作为给内部空间提供通风和自然采光的输送通道。外墙上有可烟节的洞口，它们可能为了遮阳而凹入墙体。由于表面密封.除了透光薄膜或滤光板之外看不到任何其他东西。在城市竖向发展的理念之下。[8]作为都市基本架构的自然延伸，公众活动的竖向交互作用连同其他一些常常带有很浓个人色彩，甚至本质上非理性的设计观点，都支持这么一种倾向，既从内部来打破高层建筑的大块格局(例如，采用多层吹拔的前庭竖向的造景),又从外部与不同的建筑物作竖向、横向的连接。6结语我们通过对高层建筑结构的初步了解，我们知道了高层建筑结构设计的基本要求，以及学会了一些新的方法。我们也认识到，我们的高层建筑还有很长的路要走。我们要努力学好文化知识，并积极实践，争取让我们高层建筑设更上一层楼。[1]秦荣，高层与超高层建筑结构.[M].北京：科学出版社，2007.[2]王祖华，蔡健，徐进.[M].广州：华南理工出版社，2008.[3]吕西林.高层建筑结构[M].武昌：武汉大学出版社，2003.[4]吴晓春.高层建筑结构设计[M].武昌：武汉大学出版社，2018.[5]沈聚敏，周锡元，高小旺.抗震工程学[M].北京：地震出版社，1991.[6]李和华.钢结构连接节点设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.[7]国家标准GB50017—2014，钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2000.[8]罗福午，吴之昕.建筑结构设计[M].北京：清华大学出版社，2006.浅谈高层建筑框架剪力墙结构设计摘要：随着我国科技经济的飞速发展，高层建筑的发展已经成为一个城市乃至一个国家发展的主要象征，因此对高层建筑的施工要求也逐渐升高，所以如何提高我国大型建筑质量和安全是人民所关注的热点。框架剪力墙结构是高层建筑的主要核心组成部分，剪力墙结构广泛的应用提高了我国大型建筑的耐压性、实用性，使我国建筑业取得了的发展。因此，我们要设计一个良好的剪力墙框架结构，从而提高高层建筑工程的整体质量，使我国建筑业的发展更上一层楼。接下来本文就对高层建筑框架剪力墙结构设计进行分析，从而提出一些合理化的建议。关键词：高层建筑；框架剪力墙结构；结构设计0引言框架剪力墙结构体系的两大组成要素是钢筋混凝土的框架和剪力墙，其最大的作用就是能够规避地震灾害，因为框架剪力墙由剪力墙和延性框架两部分组合而成，而且延性框架的延展性能比普通框架要好。所以这种结构比传统建筑上的框架结构更加灵活多变，因此框架剪力墙结构体系如今已被广泛运用在了高层建筑的结构设计之中REF_Ref28555694\r\h[1]。1高层建筑框架剪力墙结构特点1.1框架剪力墙的抗侧力结构框架剪力墙的结构体系和传统结构不同，它不是单一的结构形式，而是由两种不同的结构组合而成。这种结构的受力特点是在水平外力的作用不一致情况下，框架受到更多的作用力。由于采用延性框架，在侧力产生时框架会产生一定的变形，此时整套结构的形状很像一把剪刀，这样结构体系能够保证随着楼层的增高，楼层间的相对位移量不增反减，稳定高层建筑的结构；和普通的刚性框架相比，普通的刚性框架的水平位移随着楼层高度的增加成正比关系，在楼层很高的建筑中水平位移过大会造成建筑物结构的损害。1.2框架剪力墙的抗震性能在高层建筑物的抗震性能体系中，一定要满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计理念REF_Ref28555737\r\h[2]。在地震的震级比较小的时候，要保证建筑物不会遭受到明显的损害，还可以相对正常地继续使用；在地震震级适中时，保证建筑物经过一定的修缮还可以回到地震前的使用水平；地震震级很大的时候保证建筑物不产生坍塌等严重的危害。同时由于一般地震对于建筑物的破坏是多方向性的，所以建筑物的框架剪力墙结构设置应当分布在建筑物的四周，抵抗水平荷载，保障结构的承载能力，提升建筑物的抗震性能。2高层框架剪力墙结构设计注意事项由于建筑当中的剪力墙与框架剪力墙结构之间存在差异，因此在进行剪力墙结构设计时应当充分注重抗侧力结构的变形状态。设计人员要求能够在变形状态的受力环境当中寻找到一个符合建筑墙体稳定程度的均衡点，以此来进行对于受力变化的调整。其中，水平力基于负载状况下，框架与剪力墙之间会进行协同，共同承受负荷。但是随着建筑楼层的不断增加，其在水平方向上的受力情况会大幅度提高，继而带动其水平位移的增长。当楼板水平高度达到临界值后，框架会发生与剪力墙之间的相互融合，从而不会再出现某一环节单独变形的问题。而当框架剪力墙结构处于平移阶段时，二者之间由于受力的协调能力远低于水平方向受力，会发生一定程度的整体变形，这要求设计人员需要充分考虑框架本身所具有的内收趋势，并通过对剪切曲线变形加以控制来实现对于框架拉剪力的控制。随着建筑技术的发展和创新，现代建筑设计也能够将技术和实际建筑需求的契合度提升到前所未有的高度，从而使高层建筑的剪力墙结构强度能够依据设计创新得到全面的提升REF_Ref28555782\r\h[3]。目前的建筑设计技术领域，通常要求将抗震设计作为主要的设计出发点，并且通过控制墙体长度和厚度比例的方式进行倍数关系标准要求。此外，设计当中还应当坚持分散原则，通过对于抗侧力构件布置方式调整，使其保持离散状态，从而使剪力墙结构能够达到刚度和弯度两个方面的要求。3框架剪力墙结构设计中涉及到的几个问题3.1框架—剪力墙结构中剪力墙的布置和数量3.1.1剪力墙的布置剪力墙的平面布置一般原则是均匀、分散、对称、周边。分散原则是要求剪力墙结构片数不要太少,而且每片剪力墙刚度不要太大，连续尺寸不要太长，使抗侧力构件数量多一些，分散一些，每片剪力墙的弯曲刚度适中，在使用中不会因为个别墙的局部破坏而影响整体的抗侧力性能，也不会使个别墙的受力太集中，负担过重而引起过早地被破坏，刚度过大的墙承担的内力也大，相应的基础处理难度增加，同时也考虑到剪力墙相距太远，楼面刚度要求大，很难满足要求，周边的原则是考虑建筑物抵抗扭转能力，便于保证刚度中心与平面中心相吻合；剪力墙布置在周边对称位置，增加抵抗扭转的内力臂，在不增加剪力墙面积的情况下，提高抗扭转能力。剪力墙布置的位置应设在平面形状变化处，平面形状变化处；角隅、端角、凹角部位往往是应力集中处，设置剪力墙给予加强是很有必要的，在高层建筑的楼梯间，电梯间，管道井处，楼面开洞严重地削弱楼板刚度，对保证框架与剪力墙协同工作极为不利REF_Ref28555832\r\h[4]。因此,在工程设计中用钢筋混凝土剪力墙来加强这些薄弱端部，如楼梯间，电梯井道处，竖向管道井等是十分有效的。剪力墙的间距，现浇钢筋混凝土楼盖L/B=2-4为宜，装配整体式钢筋混凝土楼L/B=1-2.5为宜，原则是建筑物愈高，抗震设防烈度愈高取值愈小。3.1.2确定剪力墙的厚度在框架剪力墙结构中剪力墙宜有边缘约束构件即：边框柱和边框梁，在规范中有规定，带边框剪力墙的截面厚度为：在进行抗震设计时，一、二级剪力墙的底部加强部位的厚度均不应小于200mm，且不宜小于层高的1／16；对于其他情况不应小于160mm，且不应小于层高的1/20。边框梁的宽度宜与墙同厚，高度可取墙厚的2倍。所以一个合理的剪力墙厚度具有结构安全(包括在施工中混凝土浇筑时由于浇筑质量不高所造成的隐患等等)、经济合理(合理的厚度以及钢筋级别在设计中都应有考虑,主要是涉及到最小配筋率的问题)等特点。鉴于此,剪力墙的厚度在满足层高的1/16或者1/20的前提下,取200mm为宜REF_Ref28555886\r\h[5]。在这里应该强调的一点是，一般情况下由于基础的埋置深度比较大而导致底层的层高比较高，从而也就要求底层剪力墙的厚度比较大。但还应该注意到，墙体的厚度对墙体稳定性的影响其重要性是不言而喻的。因此要在保证墙体稳定性的前提下，尽量不把层高较高楼层的剪力墙做的太厚。3.1.3剪力墙合理数量的确定剪力墙的合理数量按许可位移决定，按高层建筑规范中一般装修材料，框架—剪力墙结构顶点位移与高之比u/H不宜大于1/700，装修要求较高时u/H不宜超过1/850，在满足这个要求的前提下，增减剪力墙的数量。用结构自振周期校核剪力墙布置数量是否合理，因为从地震作用本身来分析，剪力墙结构刚度小，地震作用小，位移限制能宽松的满足，但这种结构在工程上有可能不很合理，结构的自振周期有可能不在合理范围内，结构自振周期的合理范围大致在：T1=(0.09-0.12)NS式中：NS——楼层数剪力墙数量多框架剪力墙结构刚度就大一些,地震时周期短地震力也加大一些,材料耗量增大。日本震害调查表明：当每m2楼面平均剪力墙长度少于50mm长时，震害严重；在50-150mm之间时，震害中等；长150mm以上，震害轻微，目前我国尚无这方面的成熟经验，设计中可根据工程具体情况,建筑物高度、地区设防烈度及参考上面方法取值REF_Ref28555940\r\h[6]。3.2框架剪力墙结构的非线性反应分析钢筋混凝土框架剪力墙结构，在强烈地震作用下能有效地通过反复的非弹性变形耗散地震能量，是一种较好的抗震结构体系。然而目前的抗震设计规范尚有其不足之处，许多按规范设计的钢筋混凝土框架剪力墙结构房屋，仍然遭到不同程度的甚至是达到失效的严重非结构或结构破坏。因此钢筋混凝土框架剪力墙结构的非线性分析受到了重视，国内外学者开展了大量的相关研究。3.2.1分析模型多竖向杆单元模型是一种进来国内外研究较多的非线性分析模型，它将墙的轴向变形、弯曲变形用多垂直杆模拟，剪切变形用一个剪切弹簧模拟。如图所示的多竖向杆单元分析模型，根据墙横截面的应力分布状态，取五根竖向杆，两侧向竖向杆单元代表两边界柱的轴向刚度，内部竖向杆单元代表中间墙板的轴向刚度。墙单元的弯曲刚度由所有竖向杆整体给出。墙体的剪切刚度由图中的水平弹簧提供。五根竖向杆中的中间竖向杆为剪切拉压杆，左右两边杆为屈服拉压杆，左右中间杆为开裂杆，但它们可能全是弹性杆，也可能只有左右两边杆为开裂杆，这取决于荷载作用情况。对于与框架-剪力墙平行的框架梁，即纵向梁构件采用带非线性转动弹簧的线弹性弹簧梁单元模拟。对于柱单元则假定其只发生非弹性弯曲变性而不发生非弹性轴向变形。对于框架-剪力墙结构中的横向梁两端承受着不同的竖向位移，并且由于节点的转动和两节点转动量的不同，横向梁还承受扭转。因此可采用竖向和转动弹性弹簧来模拟这种效应REF_Ref28555984\r\h[7]。模型中指定相对转动中心位于墙构件中心轴上高度ch点处，认为参数c的合适值可基于沿层间高度预期的曲率分布选取，计算中一般取c=0.4。试验分析表明，多竖向单元模型考虑了墙截面中性轴的移动，可预测墙的弯曲反应，是一种适合于多层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的非线性分析的拟三维模型。3.2.2基于自平衡力的动力分析方法基于自平衡力的动力分析理论的基本思想是；当某一时刻结构构件的一个或几个临界界面达到塑性弯曲承载力时，便认为达到了弹性极限而形成了塑性铰。塑性铰的形成改变了整个结构的刚度矩阵，将塑性铰的转动作为外荷载加到原结构上，计算塑性铰处抵抗塑性转动(引起的应力重分布)的自平衡应力分布。通过这样的处理，使结构恢复到塑性铰转动前的状态，避免修正结构刚度矩阵和对刚度矩阵求逆，从而简化了计算。3.2.3基于自平衡力的框架剪力墙拟三维非线性地展反应分析通过将基于自平衡力的框架结构和剪力墙结构的非线性地震反应分析程序结合起来，得到框架剪力墙结构的二维非线性地震反应分析程序，然后在二维分析模型上加上横向梁的空间约束作用，便可以得到基于自平衡力的框架剪力墙结构的拟三维非线性地震反应分析。这种分析方法有效、可靠，能以简单的方式考虑钢筋混凝土框架剪力墙结构非线性地震反应的重要空间结构。4框架剪力墙结构设计优化4.1剪力墙位置与数量框架剪力墙结构中剪力墙作为侧向刚度的主要承担者，应多方位的考虑枪神的布置情况以保证建筑的安全使用。具体设计措施如下：4.1.1剪力墙的位置设计应在主轴上双向均匀布置，只在一个主轴设计容易造成结构扭转，不利于抗震；位置设计时还应考虑地震作用力，均匀布置剪力墙。剪力墙的具体位置一般设计在主体结构的外围及周边，以充分利用阳台、窗口的高连梁来加强侧向刚度，避免剪力墙的滥用。设计时多长墙少短墙且轴压应相近，从而保证在位置上应扩大空间，不在较小的空间设计较多剪力墙；剪力墙的长度则要在合理范围内尽可能长且长度应尽