框架 第38期

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摘要：随着社会经济的发展，高层建筑被越来越广泛的应用，在高层建筑的设计中我们也会遇到越来越多的问题。尤其是在公共建筑中，由于对房间功能及使用上的要求，普通剪力墙不能满足，因此，框架-剪力墙结构在高层建筑中的设计就受到广大设计师的注意以及重视。本文通过关于框架-剪力墙各方面在设计中的理解，提出一些个人看法，以供参考。

关键词：框架--剪力墙; 结构设计;框架；剪力墙

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

随着社会的发展，城市化进程不断的进步，建筑事业得到了飞速的发展。而在城市化进程与城市用地的矛盾中，越来越多的高层建筑成了解决这个矛盾的好方法。在整个高层建筑设计中，尤其是在公共建筑中，由于对房间功能及使用上的要求，框架-剪力墙结构体系在高层建筑中的设计受到广大设计师的注意以及重视。好的设计能帮我们更好的防范自然灾害，也能节省空间，让整个设计更加具有观赏性。本文中就框架-剪力墙结构体系在高层建筑设计中的应用理解进行探讨，提出了一些个人看法，以供参考。

1. 框架—剪力墙结构体系的特点

1.1框架—剪力墙结构，是由框架和剪力墙共同组成的结构体系，共同承受竖向和水平作用的结构，简称框剪结构。这种结构形式是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，使得房间布置比较灵活自由，可以满足多种建筑功能的要求，构成灵活自由的使用空间，尤其是在公共建筑中，深受广大设计人员的喜爱。

1.2 按水平位移的形式来说，框架属剪切型，而剪力墙属于弯曲型。这两种性能不同的结构，受力特点和变形性质是不同的。在水平力作用下，框架变形曲线为剪切型，楼层越高，水平位移增长越慢，在纯框架框结构中，各榀框架的变形曲线类似，楼层剪力按框架柱的抗侧刚度D值比例进行分配；而剪力墙在水平力的作用下，其变形曲线呈弯曲型，剪力墙是竖向悬臂弯曲结构，楼层越高水平位移增长越快，顶点水平位移与高度是四次方关系。这两种结构形式组合在一起工作，发挥各自的优势，取长补短，能更有效地抵抗水平外荷载的作用，加上结构布置较灵活，比剪力墙结构较易适应较大开间的要求，所以框架—剪力墙是高层建筑中最常用的结构形式之一。

1.3 框剪结构由延性较好的框架、抗侧力刚度较大的并有带边框的剪力墙和有良好耗能性能的连梁组成，具有多道抗震设防的相对较为合理的结构型式。框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。因为框架与剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起，共同抵抗水平荷载，在水平力作用下，使它们水平位移相一致，不能各自自由变形，在不考虑扭转影响情况下，在同一楼层的水平位移必须相同，因此，它们的变形曲线呈S形的弯剪形位移曲线。在下部楼层，剪力墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，剪力墙承受大部分水平力；上部楼层则相反，剪力墙位移越来越大，而框架的变形反而小，框架拉着剪力墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力，剪力墙不但不承受荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力。

2. 框架--剪力墙结构的布置原则

2.1 框剪结构，要使框架与剪力墙协同工作，框架与剪力墙的合理布置就显得尤为重要。框剪结构应设计成双向抗侧力体系；抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；剪力墙的布置宜分布均匀，单片墙的刚度宜接近，长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8M，单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总水平剪力的40%，框架部分承受的地震倾覆力矩控制在结构总地震倾覆力矩的30％~50%左右为宜。

2.2 框剪结构的最大适用高度、高宽比和层间位移限值应符合《高规》的有关规定；其框架与剪力墙的布置还应分别符合框架结构和剪力墙结构的有关规定。框架结构的延性设计原则通过强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件等控制。剪力墙结构的延设计原则通过强墙肢，弱连梁，强剪弱弯，限制剪跨比，限制墙肢轴压比等条件控制。

2.3 剪力墙宜设计成周边有梁柱（或暗梁柱）的带边框剪力墙，纵横向剪力墙宜连在一起成L 形、T 形、[形等，以增大剪力墙的刚度和抗所扭能力。

2.4 剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙宜设置在墙面不需要开大洞的位置（保证足够的刚度），抗震墙洞口宜上下对齐。

2.5 长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中，横向剪力墙沿长方向的间距不宜过大。剪力墙之间的间距很大时，其楼板跨度就相对较大，从而造成楼板刚度相对较弱，在水平荷载和竖向荷载作用下，楼板的变形较大。我们用程序进行计算时，就不能假定楼板平面内刚度无穷大，否则，将会出现计算错误。

2.6 各片剪力墙所承受的地震力通过抗震墙之间的连梁传给各片抗震墙，从而使各片抗震墙共同抵抗地震作用。如果各片剪力墙刚度相同，并且连梁刚度相对较弱，各连梁之间刚度相同，那么它们将很好地协同工作，最大限度地抵抗水平荷载和竖向荷载的作用。

3. 框架--剪力墙结构的注意事项

3.1 框剪结构中，应使剪力墙承担大部分由于水平作用产生的剪力，合理控制剪力墙的数量，有效地控制框架、柱截面和剪力墙的位置及尺寸，使在水平地震力作用下框剪结构的内力和位移在一个合理的水平；若剪力墙过多，使结构刚度过大，会加大地震效应，对结构也是不合理不经济的。

3.2 框剪结构计算时，框架柱与剪力墙平面内连接，且跨高比小于5 的梁界定为连梁，其刚度折减系数不小于0.5。框架柱与剪力墙平面外的梁可不作为连梁计算。边框柱在剪墙平面内按墙计算，在剪力墙平面外按框架柱计算，配筋需满足最小配筋率要求。

3.3结构的基本周期应考虑非承重填充墙的影响，取折减系数ψΤ＝ 0.7～0.8；质量和刚度沿高度分布比较均匀；满足弹性阶段层间位移的比值 u ／ h 限制值。

3.4 应避免连梁局部相对过弱，也应避免连梁跨高比过大和过小，使其形成相对剪力墙的弱连梁。当连梁跨度较小,截面较高时(剪跨比小于5),在竖向荷载作用下,其所承担的荷载很小,连梁的弯矩较小,不对配筋起控制作用;而在水平荷载作用下,其所承担的剪力很大且沿梁长基本均匀分布,对剪切变形十分敏感,易形成脆性剪切破坏,尤其当其剪跨比不大于2.5时更为明显。因此,对于跨高比小于5的连梁,其剪力设计值计算时受剪切截面控制条件、斜截面受剪承载力限制、构造配筋的要求应按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)以下简称 《高规》第7.2.21~.2.28条文规定的连梁设计。

在工程中,剪力墙的连梁主要为弱连梁、强连梁、双连梁三种设计方法。对于连梁两端截面长宽比为8以上的普通剪力墙,一般将截面高度不大于400mm的连梁称为弱连梁; 截面高度大于400mm的连梁称为强连梁。后者在水平荷载作用下梁端剪力较大,容易出现截面控制条件不满足规范要求,易现超筋现象。当截面刚度按规范进行折减后仍不满足规范要求,可以采取梁截面高度方向中间开设水平通缝的办法进一步降低其刚度,形成双连梁。在框架--剪力墙结构设计中,连梁的相对强弱直接影响着结构整体空间的受力性能,直接关系着结构的抗震性能表现,所以合理的连梁设计方法显得相当重要。

3.5 框架和剪力墙尚应符合《建筑抗震设计规范》GB50011－2010及其它规范中的有关规定。当房屋层数超过10层（包括10层）或房屋高度大于28米的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑物尚须符合《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3 － 2010的有关规定。在框架剪力墙结构的设计过程中，应避免采用平面、竖向或者空间不规则的结构形式，遵照“建筑设计应符合抗震概念设计，不应采用严重不规则的设计方案”的原则；通过对结构的合理布置和精确计算，能够使我们的建筑更加经济合理，有效地抵抗外部力量的破坏，以达到我们所要求的设计功能。

4. 结束语

综上所述，高层建筑的结构设计是一个非常系统而且全面的工作，而框架-剪力墙的设计更是重中之重。要想做好这个问题，我们必须具备扎实的理论知识，还需要有灵活具有创新意识的思维以及认真负责的工作态度，这样才能做好这个工作。而且我们在框架-剪力墙结构设计中会遇到很多的问题，所以这也需要我们运用一些技巧，才能设计出经济、合理、适用的结构。

参考文献

[1] 浅析框架——剪力墙结构设计 樊宇 中国房地产开发蚌埠公司规划建筑设计室 中国科技信息2006（17）

[2] 《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2010）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）

[3] 李国胜.简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版)