芻議高層框架—剪力墻結構抗震設計的技術要點

1、<p>　　芻議高層框架—剪力墻結構抗震設計的技術要點</p><p>　　摘 要：隨著我國人數(shù)的增長，由于地面面積有限，我們只能把樓房建的越來越高，隨著建筑物的增高，建筑的體型也開始變化多端，高層建筑的抗地震能力變得尤為重要。而框架—剪力墻結構系正好可以解決這些問題，它可以靈活的組成各種空間，最大限度地滿足建筑物的使用要求，最重要的是框架—剪力墻具有良好的抗地震能力，本文共從五點出發(fā)來分析框—剪的抗震

2、設計。 </p><p>　　關鍵詞：高層；框架剪力墻；結構；抗震 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻標識碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　科學技術隨著時光的進展在不斷進步著，人們生活水平也隨之提高著，在這種情況下人們對自己的物質條件開始注重，其中主要表現(xiàn)在住房方面。

3、由于土地資源有限，我們只能把樓房建的越來越高。而框架—剪力墻結構系以靈活的布置，最大限度對建筑物使用功能的滿足及良好的抗地震的能力，廣泛應用于高層建筑結構設計中。本文從五方面來分析框架—剪力墻的抗震設計。 </p><p>　　1 高層框架—剪力墻結構的由來 </p><p>　　框架—剪力墻結構又稱框一剪結構，它是在框架結構的適當位置布置一定數(shù)量的剪力墻而成，這種結構體系既有框架結構建筑

4、平面布置靈活，又有剪力墻結構側向剛度大具良好抗震能力的優(yōu)點。在豎向荷載作用下，框架、剪力墻各自承擔所在范圍內的荷載。在水平荷載作用下，框架、剪力墻通過樓板約束變形協(xié)調，共同承擔水平荷載，剪力墻承擔了大部分水平地震作用。框架—剪力墻結構具有良好的抗地震能力。 </p><p>　　2 框架—剪力墻結構的設計概念 </p><p><b>　　2.1 設計概念 </b>&

5、lt;/p><p>　　框架—剪力墻結構是框架和剪力墻共同承擔豎向和水平作用的結構體系。這種結構要求設計成雙向抗側力體系，既在結構兩個主軸方向均應布置剪力墻，剪力墻需均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部，剪力墻間距不宜過大。剪力墻的數(shù)量也不宜過少，要確保剪力墻承擔大部分水平地震荷載。 </p><p>　　2.2 框—剪結構抗震設計 </p>&

6、lt;p>　　2.2.1 多道設防的概念 </p><p>　　在框—剪結構體系中，由于剪力墻剛度大，將承擔大部分水平地震荷載，框架則承擔少量水平地震荷載。剪力墻是第一道防線，在設防地震、罕遇地震作用下，先于框架結構破壞?？蚣軇t作為第二道防線，承擔著因剪力墻開裂、塑性內力重分布而轉移到框架上的部分地震水平荷載。在設計時應控制剪力墻的數(shù)量，確?？拐鸲嗟涝O防可以實施。 </p><p>

7、　　2.2.2 設計方法的確定 </p><p>　　在框—剪結構中，結構總的地震傾覆力矩由剪力墻和框架共同承擔，結構底層框架部分承擔的傾覆力矩與結構總傾覆力矩的比值不同，結構的受力性能、設計要求等均不同。 </p><p>　　1當框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結構總地震傾覆力矩的10%時，說明剪力墻布置很多，結構整體性能偏向剪力墻，按剪力墻結構進行設計，其中框架部分按框架—剪力墻結構

8、的框架進行設計。 </p><p>　　2當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時，說明剪力墻布置適中，剪力墻承擔了大部分水平地震荷載。按框架—剪力墻結構進行設計。 </p><p>　　3當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%但不大于80%時，說明剪力墻布置偏少，框架承擔了大部分水平地震荷載。按框架—剪力墻結構進行設計。其最大適用高度

9、需比框—剪結構降低，框架部分的抗震等級和軸壓比宜按框架結構的規(guī)定設計。 </p><p>　　4當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的80%時，說明剪力墻布置偏少，框架承擔了絕大部分水平地震荷載。結構整體性能偏向框架，按框架—剪力墻結構進行設計。其最大適用高度需比框架結構略高，框架部分的抗震等級和軸壓比按框架結構的規(guī)定設計。此種情況抗震性能差，不主張采用。 </p><p>

10、　　2.2.3 框架剪力的調整 </p><p>　　框—剪結構在水平地震作用下，框架部分計算所得的剪力一般都較小。為了保證作為第二道抗震防線的框架具有一定的抗水平力能力，需對框架承擔的剪力予以適當?shù)恼{整。 </p><p>　　2.3 地震變形、受力分析 </p><p>　　2.3.1 變形狀態(tài) </p><p>　　框架和剪力墻是兩種不

11、同的抗水平力結構，單獨的剪力墻在水平地震作用下以彎曲變形為主，位移曲線呈彎曲型。單獨的框架在水平地震作用下以剪切變形為主，位移曲線呈剪切型。當兩者處于同一結構體系時，通過梁、樓板等水平構件的連接，協(xié)同工作共同抵抗水平地震荷載?？蚣堋袅Y構的變形曲線一般呈彎剪型，在結構的下部，剪力墻的側移小于框架，剪力墻控制框架，變形呈彎曲型。在結構的上部，框架的側移小于剪力墻，框架控制著剪力墻，變形呈剪切型。 </p><p&g

12、t;　　2.3.2 受力狀態(tài) </p><p>　　剪力：單獨框架所承受的水平地震剪力底部大，上部小。在框架—剪力墻結構中，剪力墻在底部承擔了大部分地震剪力，向上迅速減小，到上部出現(xiàn)負剪力?？蚣艿撞砍袚牡卣鸺袅^小，向上增大且較均勻。在頂部與剪力墻頂部的剪力方向相反。 </p><p>　　彎矩：單獨框架、剪力墻承擔的地震彎矩底部大，上部小。在框架—剪力墻結構中，剪力墻承擔的地震彎矩底部

13、大，向上迅速減小?？蚣艹袚膹澗匮馗叨戎饾u減小，但各層彎矩遞減的差距不大，在數(shù)值上趨于接近。. </p><p>　　3 剪力墻的布置原則 </p><p>　　剪力墻的布置主要采用以下原則：a剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大。b平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。c縱、橫剪力墻宜組成L型、T型等型式。d

14、單片剪力墻底部承擔的水平剪力不應超過結構底部總剪力的30%。e剪力墻宜貫通建筑物的全高，宜避免剛度突變；剪力墻開洞時，洞口宜上下對齊。f樓梯間、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側力結構結合布置。g剪力墻的布置宜使結構各主軸方向的側向剛度接近。 </p><p>　　4 高層框架—剪力墻結構抗震概念設計 </p><p>　　1盡量采用規(guī)則的結構方案，對于不規(guī)則的結構方案應有相應的應對措施，不應

15、采用嚴重不規(guī)則的結構方案。規(guī)則的結構體現(xiàn)在平面和立面形狀簡單，剪力墻等的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻，平面布置基本對稱。2結構體系要求受力明確、傳力合理且傳力路線不間斷，并應具有必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗地震能力的能力。結構的抗震分析要符合結構在地震時的實際表現(xiàn)。3應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。4對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。同時防止在局部上加強而忽略整個結

16、構各部位剛度、強度的協(xié)調。5要多道設防?？颉艚Y構要求在適當位置均勻布置足夠的剪力墻，確保剪力墻作為第一道抗震防線承擔大部分水平地震作用，確保結構體系受力、變形情況符合框剪結構的受理特征要求。結構體系應有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。結構計算時，需要考慮部分構件出現(xiàn)塑性變形后的內力重分布，使各個分體系所承擔的地震作用的總合和大于不考慮塑性內力重分布時的數(shù)值。6構件設計應控制截面尺

17、寸和受力鋼筋、箍筋的設置，防止剪切破壞先于彎曲破壞</p><p><b>　　5 細部設計 </b></p><p>　　框架—剪力墻結構是由框架、剪力墻結構組成，設計時應滿足一般框架、剪力墻的設計要求。 </p><p><b>　　5.1 框架設計 </b></p><p>　　框架布置應設計

18、成雙向梁柱抗側力體系，框架梁、柱中心線宜重合。在框架柱設計中，有目的地增大柱端彎矩設計值，體現(xiàn)“強柱弱梁”的設計概念。有目的的提高柱子剪力的設計值，以滿足框架柱、框支柱“強剪弱彎”的要求。為了確保在地震作用下框架呈現(xiàn)梁塑性鉸延性機制，框架梁的設計要求做到“強剪弱彎”，即梁端的斜截面受剪承載力應高于正截面受彎承載力。梁、柱截面應進行抗彎、抗剪計算及構造設計。 </p><p>　　5.2 剪力墻設計 </p&

19、gt;<p>　　剪力墻應雙向、均勻、連續(xù)布置，并宜使結構兩個方向剛度接近。高寬比大于3的剪力墻容易設計成具有延性彎曲破壞的剪力墻，故當剪力墻長度很長時，可通過開設洞口將長墻分成高寬比大于3的墻段，分段宜均勻。為了保證剪力墻底部出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠的延性，需對可能出現(xiàn)塑性鉸的底部區(qū)域進行“底部加強區(qū)”設計，提高底部抗剪能力及延性。剪力墻應進行平面內的正截面受彎、斜截面受剪、偏心受壓或偏斜受拉等承載力計算計構造設計。 <

20、;/p><p><b>　　6 總結 </b></p><p>　　框架一剪力墻結構是抗震性能良好的結構體系。設計中，要均勻布置足夠數(shù)量的剪力墻，由剪力墻承擔大部分地震荷載，充分發(fā)揮剪力墻作為第一道防線具有抗側、抗扭剛度大，小震作用下變形小、延性好、承載力大、抗震性能好的優(yōu)點。要設計好框架—剪力墻結構，首先必須正確了解認識其結構特性，只有充分的理解其抗震特征，才能做好框—