框架—剪力墙结构由于具有建筑平面布置灵活和抗侧刚度大的特点，以及较好的抗震性能，因而在三十层以下的高层建筑中大量被采用。框架—剪力墙结构是由多种具有不同受力特性构件（如框架梁、柱，框架与剪力墙之间的连梁，剪力墙墙肢，剪力墙连系梁等）组成的结构，如何通过合理设计，使其的抗震性能更好，使之在地震作用下成为最佳耗能体系，即形成最佳破坏体系，满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震原则，从而达到可靠与经济的目的，是一个很重要的问题，解决这个问题具有重要的理论和实际意义。本文就想针对这个问题进行一些探讨。高层建筑结构抗震的概念设计逐步被设计人员所认识和重视。因为任何一个精确的理论计算结果都是在一定假定的计算模型基础上所得到的，而地震作用是一个非常复杂的空间问题，且有许多不确定性，尤其是当结构进入弹塑性阶段以后，就很难用常规的计算原理去进行内力分析了，所以在实际设计中应把理论计算结果与概念设计结合起来，才能真正做到使结构安全可靠。事实上现行规范中的“一般规定”及各类结构的构造要求大部分是从概念设计中获得的。本文所讨论的问题也属于框架—剪力墙结构抗震概念设计的内容。
１ 最佳耗能体系的讨论
框架—剪力墙结构概括起来可以按以下四种方式进行设计（由于框架柱出现塑性铰框架形成柱式侧移机构，危害性大，不易修复，一般不允许框架柱出现塑性铰）：
（１）弹性墙—弹性框架（简称ＥＷ—ＥＦ）：即将剪力墙和框架设计成在整个地震过程中一直处于弹性。
（２）弹性墙—弹塑性框架（简称ＥＷ—ＰＦ）：即使剪力墙在整个地震过程中处于弹性，而使框架中的梁端在地震过程中进入弹塑性形成塑性铰。
（３）弹塑性墙—弹性框架（简称ＰＷ—ＥＦ）：即使剪力墙在地震过程中屈服，进入弹塑性，而让框架在地震过程中一直处于弹性。
（４）弹塑性墙—弹塑性框架（简称ＰＷ—ＰＦ）：即使剪力墙在地震过程中屈服，进入弹塑性，也让框架中的梁端在地震过程中屈服形成塑性铰。
文献对以上四种结构进行了动力反应分析，比较其动力反应可得到：
结构“ＥＷ—ＥＦ”产生了最强的结构动力反应。此结构的顶点位移最大，除在结构底部剪力墙屈服层以及靠近屈服层的少数层外，各层的层间变形以及框架梁、柱弯矩和剪力均较大，剪力墙的弯矩和剪力沿整个高度均较大。
结构“ＥＷ—ＰＦ”的位移（顶点位移和层间位移）较结构“ＥＷ—ＥＦ”有所减少，但不显著；框架各层梁、柱弯矩和剪力降低较多；剪力墙的弯矩和剪力变化很小，在结构下部略有减小，在结构上部略有增加。
结构“ＰＷ—ＥＦ”的顶点位移较结构“ＥＷ—ＥＦ”和结构“ＥＷ—ＰＦ”减小许多；除在底部若干层里，由于剪力墙的屈服产生塑性转动引起层间位移增大外，其余各层的层间位移较“ＥＷ—ＥＦ”和“ＥＷ—ＰＦ”减小许多；框架梁、柱的弯矩和剪力较结构“ＥＷ—ＥＦ”有一些下降，但幅度不大；剪力墙的弯矩和剪力值沿整个高度较“ＥＷ—ＥＦ”与ＥＷ—ＰＦ”下降很多。
结构“ＰＷ—ＰＦ”与结构“ＰＷ—ＥＦ”相比，层间位移和顶点位移稍有增加，但框架梁、柱的弯矩和剪力有所下降；剪力墙的弯矩和剪力变化很小，多数层稍有减小，少数层稍有增加。同时与结构“ＰＷ—ＥＦ”相比，对框架—剪力墙结构中的剪力墙底部转角延性要求降低。
通过比较可以看出，结构“ＰＷ—ＰＦ”具有最好的抗震性能。而文献认为，由于结构“ＰＷ—ＰＦ”需采取构造措施来保证框架梁、柱结点的延性，虽然从受力特性来看结构“ＰＷ—ＰＦ”比结构“ＰＷ—ＥＦ”抗震性能较好，但从经济角度考虑采用结构“ＰＷ—ＰＦ”将是得不偿失，因而建议采用结构“ＰＷ—ＥＦ”来做为具有最好的抗震性能的结构。
然而，笔者的试验表明：框架—剪力墙结构在整个过程中框架不可能一直处于弹性，尽管试件ＦＷ－２考虑到剪力墙较早的开裂将使框架的内力有所增加，而将框架的配筋量增加，但框架梁仍然屈服，只是推迟了一些。笔者通过对由于剪力墙底层屈服而产生塑性转动引起内力重分布分析表明：如果保证框架一直处于弹性，则在结构延性满足抗震要求下，框架的剪力（尤其是下部）比弹性计算值增加很多，因而除非将框架的配筋量大幅度的增加，否则不可能使框架一直保持弹性，这显然是不经济的。文献中的框架—剪力墙结构承受强烈地震运动的模型试验也表明，在地震过程中剪力墙与框架的梁端都达屈服进入弹塑性。因此，对于框架—剪力墙结构在不采取构造措施的条件下，欲使框架一直处于弹性以保证框架梁柱节点的延性是不现实的，从经济上讲是不可取的。因而本文认为结构“ＰＷ—ＰＦ”是具有最好的耗能体系和抗震性能的结构。
在结构“ＰＷ—ＰＦ”里，究竟应使什么构件先屈服进入弹塑性对抗震耗能更有利？下面来分析这个问题。首先从震害分析看，框架—剪力墙结构比纯框架结构具有较好的抗震性能，是由于框架—剪力墙结构侧移较小。如果让剪力墙底部较早屈服，即先屈服形成铰而产生塑性转动，势必使框架—剪力墙结构的抗震优点（限制侧移）得不到充分发挥，而导致结构侧移加大，对抗震不利。其次根据笔者试验可知，剪力墙底层后于框架梁端屈服的试件ＦＷ－１比剪力墙底层先于框架梁端屈服的试件ＦＷ－２具有更好的延性，ＦＷ－１的正反两方向的平均位移延性系数比ＦＷ－２大２４．５％，结构总耗能系数Ψ值比ＦＷ－２大５．５％（如果剪力墙相对于框架刚度更大一些，Ψ的变化将更为明显）。以上两点可以说明，框架设计成强柱弱梁型，框架梁端屈服进入弹塑性后剪力墙底部再屈服进入弹塑性的结构具有更好的耗能能力。第三从多道设防观点看，应当使较次要受力构件先屈服进入弹塑性，主要受力构件后屈服进入弹塑性；框架—剪力墙结构在水平地震作用下，剪力墙是主要受力构件，所以不应让剪力墙底部首先屈服进入弹塑性。
２ 结论
综上所述，并结合“三水准”抗震设防原则和“二阶段”抗震设计要求，本文认为框架—剪力墙结构宜按如下设计：让结构在多遇地震及小于多遇地震烈度地震作用下处于弹性，以便于第一阶段设计相适应；让结构在大于多遇地震烈度地震作用下进入弹塑性阶段，把框架设计成强柱弱梁型，在地震作用过程中，让框架梁端最先屈服形成塑性铰，然后让剪力墙中的连系梁（如果是联肢剪力墙的话）屈服形成塑性铰，再让剪力墙底部屈服进入弹塑性阶段，框架柱不允许屈服出现塑性铰。
当然，要使结构能形成以上预期的耗能体系，必须保证各构件局部延性要求。而对框架和剪力墙有关这些问题已有较多研究。如文献提出了人工塑性铰的概念，把它用于框架梁端可减少节点构造的复杂性，而且能防止节点破坏，满足局部延性要求，使框架形成梁式侧移结构。又把人工塑性铰用于双肢墙的连系梁，使剪力墙的延性得到改善。在剪力墙底层设置竖向缝，试验表明其可以使剪力墙底部延性得到改善。把文献中构造措施和现行规范给出的一些措施综合考虑，就完全有可能使框架—剪力墙结构形成一个所预期的最佳耗能体系。
