框剪结构二道防线的设计

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【摘要】作者从理论入手，对框架――剪力墙结构二道防线问题作了较为详尽的分析，为结构设计人员理顺了思路，找到了问题的关键部分，并提出了相应的解决方法。

【关键词】框架剪力墙结构；二道防线；剪力调整；结构底部；总剪力

The design of two lines of defense for frame shear structure

Gao xin-hua

（Weifang highway bridge engineering development centerWeifangShandong261041）

【Abstract】The author starting from the theory of frame shear wall structure of the two line of defense for a more detailed analysis， straighten out the idea for the design staff， find the key part of the problem， and put forward the corresponding solutions.

【Key words】Frame shear wall；Structure two lines of defense shear adjustment；Structure bottom shear force

1. 框架剪力Χ道防线的涵义。

（1）作为抗震结构体系，应该尽量将结构超静定次数设计的高一些，例如可通过设置多道抗震防线等方式，使结构体系具备最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列在大震作用下有效分布的屈服区，这样，结构就能够吸收和耗散大量的地震能量，不至于倒塌，即使一旦破坏也易于修复。

（2）对于纯框架结构来说，一般房屋内部空间较大，柱距较大，自重轻，建筑功能布置起来较灵活，但无论地震作用来自哪个方向，其抗侧力构件都只有框架柱，整体刚度较小，相对赘余度也较小。在罕遇地震来临时，一旦框架这道防线遭到破坏，结构将丧失全部承载力而致倒塌。所以框架结构通常只用于层数较低的建筑物。

（3）对于抗震墙结构来说，墙肢较长，墙体较多，相对侧向刚度大，空间整体性好，赘余度大，抗震性能较好。但因墙体多而长，所以内部空间布置不够灵活。一般比较适合于住宅、公寓等居住性建筑。

（4）而框架-抗震墙结构及框剪结构则在一定程度上克服了纯框架和纯抗震墙结构的缺点，发挥了各自的长处，刚度较大，自重较轻，平面布置较灵活，结构变形亦较均匀。因此，框架-抗震墙结构在办公楼、旅馆等公共建筑中得到了广泛的应用。

（5）框剪结构采用的是两重抗侧力体系：在强烈地震袭击下，由于剪力墙（筒体）的抗侧刚度比较大，可以分担大部分的地震力，所以较容易首先开裂或者破坏，作为第一道防线。这第一道防线遭到屈服破坏后，框架部分作为第二道防线立刻承担起抵挡住后续的地震动冲击的能力，保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。

2. 关于框剪结构中框架剪力调整的问题

（1）大震作用下，框架剪力墙结构中的剪力墙破坏后，引起塑性内力重分布，框架将承受第一道防线刚度退化之后转移出来的内力，故此时框架承受的剪力会比多遇地震下只按弹性分析设计出来的内力增大，因而框架必须具备足够的强度和刚度才能承担起第二道防线的任务，这就需要对框架结构承担的剪力予以适当的调整，以提高框架的设计内力，从而实现它第二道防线的功能。

（2）当然，如果各层框架柱的地震总剪力均大于其结构底层总剪力（包括剪力墙和框架柱）的20%，一般认为此种情况的框架能够胜任作为第二道防线的任务，不需要调整内力。

（3）但如果不满足此条件，则需要对框架柱的总剪力Vf进行调整，以保证框架能够承担起由墙转移出来的地震作用，发挥第二道防线的功能。此种情况下的框架柱总剪力Vf按下式调整：

Vf≥min（0.2VO，1.5Vf，max） （公式1）

即调整后的各层框架总剪力Vf取0.2 VO和1.5 Vf，max二者的较小值。

式中：VO――对应于地震作用标准值的结构底层总剪力（若框架柱数量从下至上分段按规律变化，则应取每段的对应于地震作用标准值的结构底层总剪力）。

Vf，max――对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值（若框架柱数量从下至上分段按规律变化，则可取每段中的对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值）。

（4）框架总剪力调整后，应按相应比例调整每根柱及与之相连的框架梁的剪力及端部弯矩标准值（框架柱的轴力可不予调整）。

（5）当然，对于仅设置少量框架柱的剪力墙结构（框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%），此时的框架部分可以不考虑二道防线的作用，无须进行剪力调整。

3. 结语

实际工程中，应对刚度、剪力等力学参数及计算结果认真分析，与其他专业协同合作，尽量合理地布置框架和剪力墙，切不应不顾概念设计随意布置，导致将框架设计的过于薄弱。因为如果框架本身剪力较弱，按规范规定经过剪力调整后，梁、柱的内力可能会增大许多，有可能导致梁柱严重超筋，甚至设计无法进行的情况。所以应该以充足的理论依据做指导，加强概念设计的应用，这样才能够理清设计思路，合理解决具体问题。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准 建筑抗震设计规范GB50011-2010.

[2]中华人民共和国行业标准 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010.

[3]建筑结构设计常见及疑难问题解析――中国建筑工业出版社出版 徐建主编.

[文章编号]1619-2737（2017）03-27-603

[作者简介] 高新华，男，2010年7月毕业于南开大学EMBA专业，学历：工商硕士，职称：高级工程师。