框架剪力墙结构体系设计

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摘要：综述框架剪力墙的特点，就剪力的厚度和数量平面和竖向布置的原则进行探讨。 

关键字：框架剪力墙结构剪力墙布置  中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：  1结构特点  框架-剪力墙结构简称框一剪结构。框架—剪力墙结构中，由于剪力墙刚度大，剪力墙将承担大部分水平力，是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高。框架则承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时也承担部分水平力。框架本身在水平荷载作用下呈剪切形变形，剪力墙则呈弯曲形变形。当两者通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载时，变形必须协调，侧向变形将呈弯剪形。其上下各层层间变形趋于均匀，并减小了顶点侧移。同时框架各层层间剪力趋于均匀，各层梁柱截面尺寸和配筋也趋均匀。由于上述受力变形特点，框架—剪力墙结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了  2剪力墙厚度确定  剪力墙的周边应设置梁边框梁和端柱组成的边框。在>中有规定:剪力墙的截面厚度为: 1) 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200 mm,且不宜小于层高的1/ 16;非加强区不应小于160mm且不宜小于层高1/20；2）三、四级剪力墙的底部加强部位的厚度均不应小于160 mm,且不宜小于层高的1/ 20;非加强区不应小于140mm且不宜小于层高1/25。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、经济合理等特点。在这里需要注意的一点是, 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。但还应该注意到新的>2010版是不宜小于层高1/xx,意思若墙体稳定性验算满足要求就可以了，不必按层高的1/xx一刀切。因此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。原因有以下几个方面: 1) 由  于最小配筋率影响, 导致剪力墙的配筋面积的增大; 2) 在剪力墙变截面处, 为了避免相邻楼层间的刚度变化过大, 剪力墙的断面变化应是渐变的, 这势必会增加工程造价。3) 剪力墙的厚度直接影响到边框柱和梁的断面, 较大的剪力墙断面必然会导致较大的边框柱梁断面 。因此，在进行结构计算中应能灵活掌握对剪力墙厚度的选择。  3 剪力墙的数量  一个工程项目的设计, 要有合适的剪力墙的数量。通过一些计算参数结果如:剪重比、刚重比、周期、层间位移角等进行不断的调整。  首先，按照规范要求，在一个独立的结构单元内，规范规定，剪力墙在结构底部所承担的地震倾覆力矩值应介于结构总地震倾覆力矩值的50~90%间，才能按框－剪结构进行设计。总结一些成功的设计实例：一般底层结构剪力墙截面面积a w 和柱截面面积ac 之和与楼层面积af 之比以及剪力墙截面面积a w 与楼面面积af 之比均控制在表1 范围内。  4 剪力墙的平面布置  剪力墙的平面布置原则是均匀、分散、对称、周边布置。均匀、分散原则是要求每片剪力墙的刚度不要太大, 连续尺寸不要太长, 使剪力墙的数量多一些, 分散一些, 每一片墙肢的弯曲刚度适中, 不会因为个别墙肢的局部破坏而影响整体的抗侧力性能。刚度愈大的墙肢承担的吸收荷载也愈大, 同样的也要考虑墙肢开洞, 来减轻个别墙肢的刚度集中问题。周边原则是为了使建筑物的刚度中心和平面形心尽量吻合, 保证建筑物抗扭能力。在每一独立结构单元的纵向和横向，均应沿两条以上的且相距较远的轴线设置剪力墙，使结构具有尽可能大的抗扭转能力。一般情况下，剪力墙宜布置在竖向荷载较大处、平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处、楼梯间。但是，纵向剪力墙不宜设置在独立结构单元的两端，以免纵向框架梁和楼板因受到变形约束的区段过长而产生较大的收缩和温度应力。剪力墙的布置还宜在应力易集中处：如端部转角处、凸凹角处等等。另外， 对于高层建筑而言, 由于建筑的空间要求( 形成大面积的楼板开洞) 、楼梯间、电梯间以及管道井等处开洞对楼板刚度的连续性形成严重破坏的,有必要在这些地方设置剪力墙来增加抗侧刚度。  5 剪力墙的竖向布置  剪力墙在竖向宜沿建筑物全高设置, 尽量不要中断, 且横向与纵向的剪力墙宜相连。但在实际工程中由于建筑物使用功能的要求, 也有部分剪力墙不能落地, 因此, 也要对转换层采取加强措施。剪力墙宜在两个主轴方向组合布置成l 形、t 形以及口字形的筒体, 尽量避免一字形墙的出现, 这样可以提高剪力墙身的刚度， 但单片长度较长的剪力墙( 不小于8 m) 宜开洞处理， 在建筑使用功能中不要求该处出现洞口时, 需要用填充墙体填充处理( 墙体厚度与剪力墙同) 。洞口在竖向上, 宜对齐处理, 洞口两侧应按先行规范设置边缘构件, 采取加强措施, 满足使用功能的要求。  6 结语  当然，水平位移满足《建筑高层规程》的要求，是合理设计的必要条件之一，但不是充分条件。即是说:合理的设计，水平位移应满足限值，但水平位移限值满足，不一定是合理的结构，还要考虑周期，地震力大小等综合条件这是因为，抗震设计时，地震力大小与刚度直接相关。抗侧刚度小，结构设计并不见得合理，由于地震力也小，所以位移也有可能在限值范围内，此时并不能认为结构设计合理.所以，在满足侧移条件外，还应综合其他因素。首先，通过结构自振周期的计算验证剪力墙的布置。对于比较正常的设计，不考虑折减的计算自振周期，框架—剪力墙结构，t1=(0.06--0.12)*n，第二和第三振型的周期近似为t2=(1/3~1/5)*t1，t3=(1/5~1/7)*t1。其次，可通过计算结构的底部剪力来验证剪力墙的布置。根据目前许多工程的计算结果，截面尺寸，结构布置都比较正常的结构，将各层位移连成侧移曲线，应具有反s 形曲线，且接近直线。在刚度较均匀的情况下，位移曲线应连续光滑，无突然凹凸变化和折点。  经过上述验证，基本上认为剪力墙的数量和设置位置是合理的。  参考文献  [1]>gb 50010-2010[s]  [2]>gb50011-2010[s]  [3]>jgj 3-2010[s]  [4]候丽红框架-剪力墙结构概念设计[j] 2009,35(17) 43-44  作者简介：王问杰19780610，性别男，民族（汉），籍贯江苏苏州，工作单位：苏州市新宇建筑设计有限责任公司，职务，工程师，学位，大学本科研究方向,结构设计  注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。