建筑工程中框架剪力墻的設計要求和要點分析

1、<p>　　建筑工程中框架剪力墻的設計要求和要點分析</p><p>　　摘要：剪力墻結構作為建筑工程重要的結構體系，近年來以其諸多的優(yōu)點在城市高層建筑中得到廣泛的應用?？墒窃瓉砥胀蚣芙Y構的露梁露柱、普通剪力墻結構對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是在原有剪力墻的基礎上，吸收了框架結構的優(yōu)點，逐步發(fā)展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式。本文就對框架—剪力墻結構設計

2、中涉及到的幾個問題進行簡要的分析。 </p><p>　　關鍵詞：結構設計；框架剪力墻；措施 </p><p>　　中圖分類號： TU318文獻標識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　剪力墻是近年來發(fā)展速度較快的一種結構體系，具有施工方面、工藝技術簡單、整體性好、用鋼量少和結構剛度

3、大等優(yōu)點，能夠較好控制結構的水平力，承擔各種荷載引起的內力，目前在城市高層建筑行業(yè)得到廣泛的應用及推廣。但剪力墻結構構造復雜，如果建設單位沒有做好框架剪力墻結構的設計工作，就容易出現一些突發(fā)狀況，特別是薄弱層剛度弱及承載力水平突變等情況，這不僅會影響到建筑工程抗震性能的發(fā)揮，而且也會給建筑的質量安全帶來一定的安全隱患。因此，建設單位必須加強剪力墻結構設計工作的研究力度，采取必要的控制措施，并在確保安全的基礎上對剪力墻結構進行優(yōu)化設計，從

4、而確保建筑的質量安全。 </p><p>　　1.在框架剪力墻設計中應該嚴格遵守抗震規(guī)范 </p><p>　　底層框架剪力墻房屋的震害隨著樓層數的增加而加劇。因此底層框架——剪力墻結構應滿足高度和層數的限值.所謂房屋總高度是指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度。 </p><p>　　對不同設防烈度的第二層與第一層側移剛度比的限值規(guī)定在歷次地震中，底層框架房屋結

5、構之所以發(fā)生嚴重破壞，其原因就在于底層層間剛度與上部層間剛度比過于懸殊。當地震作用集中在底層時，由于底層較上部結構小得多的側移剛度，造成非常突出的底層彈塑性變形集中現象。因此，控制底層與上部側移剛度比是很必要的。 </p><p>　　2.對于剪力墻合理數量的確定 </p><p>　　剪力墻的合理數量按許可位移決定，按高層建筑規(guī)范中一般裝修材料，框架—剪力墻結構頂點位移與高之比 U/H

6、不宜大于 1/700，裝修要求較高時 U/H 不宜超過 1/850， 在滿足這個要求的前提下，增減剪力墻的數量。用結構自振周期校核剪力墻布置數量是否合理，因為從地震作用本身來分析，剪力墻結構剛度小，地震作用小，位移限制能寬松的滿足， 但這種結構在工程上有可能不很合理 ， 結構的自振周期有可能不在合理范圍內， 結構自振周期的合理范圍大致在： </p><p>　　T1=（0.09- 0.12）NS </p&g

7、t;<p>　　式中： NS——樓層數 </p><p>　　剪力墻數量多導致框架—剪力墻結構剛度就大一些 ， 地震時周期短地震力也加大一些 ， 材料耗量增大。日本震害調查表明當每m2 樓面平均剪力墻長度少50mm長時， 震害嚴重；在 50-150mm 之間時，震害中等；長150mm 以上，震害輕微，目前我國尚無這方面的成熟經驗，設計中可根據工程具體情況，建筑物高度、地區(qū)設防烈度及參考上面方法取值。

8、 </p><p>　　3.框架剪力墻的布置 </p><p>　　剪力墻的平面布置一般原則是均勻、分散、對稱、周邊。分散原則是要求剪力墻片數不要太少，而且每片剪力墻剛度不要太大，連續(xù)尺寸不要太長， 使抗側力構件數量多一些， 分散一些， 每片剪力墻的彎曲剛度適中，在使用中不會因為個別墻的局部破壞而影響整體的抗側力性能，也不會使個別墻的受力太集中， 負擔過重 而引起過早地被破壞，剛度過大的墻

9、承擔的內力也大，相應的基礎處理難度增加，同時也考慮到剪力墻相距太遠，樓面剛度要求大， 很難滿足要求，周邊的原則是考慮建筑物抵抗扭轉能力，便于保證剛度中心與平面中心相吻合；剪力墻布置在周 邊對稱位置，增加抵抗扭轉的內力臂，在不增加剪力墻面積的情況下， 提高抗扭轉能力。剪力墻布置的位置應設在平面形狀變化處， 平面形狀變化處；角隅、端角、凹角部位往往是應力集中處，設置剪力墻給予加強是很有必要的，在高層建筑的 樓梯間，電梯間，管道井處，樓面開洞

10、嚴重地削弱樓板剛度， 對保證框架與剪力墻協同工作極為不利。因此，在工程設計中用鋼筋混凝土剪力墻來加強這些薄弱端部，如樓梯間，電梯井道處，豎向管道井等是十分有效的。 </p><p>　　4.底層框架柱網的設置 </p><p>　　底層應為全框架，至少應是框架形式，即在內柱縱、橫軸線的內、外墻中均設柱或構造柱，且縱橫兩向均應形成框架形式。底部框架結構的柱網不宜過大，一般控制在7.5ｍ左右，

11、并且框架梁上懸墻數目不應超過一道。首先從使用功能上，底框結構大多為商住樓，該跨度對應上部可分割為兩開間(4.2ｍ+3.3ｍ或4.5ｍ+3.3ｍ)，(大于4.2ｍ，已為大開間，其面積比受到規(guī)范限制)，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，上述跨度對應的上部開間尺寸足以滿足砌體結構所能實現的功能。而且可以控制框架梁上僅有一道懸墻。同時考慮底部框架梁橫斷面高度取值應控制在1／5～1／8梁跨，如果柱網過大，會使梁斷面及配筋出現異常現象，而上部懸墻數目增

12、多，更會加重這種現象?？刂浦W尺寸，給出規(guī)定限值，限制框架梁上的懸墻數目，對底層框架——剪力墻結構來說非常重要。 </p><p>　　5.框架-剪力墻中的連梁設計 </p><p>　　框架-剪力墻結構中框架與剪力墻、剪力墻與剪力墻的連接方式有鉸結與剛結兩種。鉸結為通過樓板連接來保證剪力墻與框架協同工作，剛結為通過連梁連接來保證剪力墻與框架協同工作。在鉸結體系中，由于沒有考慮連梁的約束作

13、用，使得樓板作用顯著，要保證剪力墻與框架協同變形和工作，樓板必須絕對剛性。在剛結體系中，連梁對墻和柱都會產生約束，連梁將承擔著較大的剪力和彎矩，約束作用明顯，并可以與樓板一同作為連接構件，傳遞彎矩、剪力、軸力。當結構遭受小于其設防烈度的多遇地震時，整個結構處于彈性工作階段。當遭受高于其設防烈度的罕遇地震時，連梁形成塑性鉸消耗地震能量，結構剛度降低，自振周期加大，地震力降低，減輕結構破壞。但由于連梁跨高比小，兩端連接的墻或柱剛度差異較大，

14、連梁變形產生較大的內力而破壞。連梁破壞有脆性的剪切破壞和延性的彎曲破壞，設計時應盡量避免連梁發(fā)生剪切破壞，讓連梁先屈服，形成塑性鉸。連梁設計時可以考慮以下措施： </p><p>　　5.1對連梁的剛度進行折減，既保證了塑性鉸出現在連梁上，又減少其內力，滿足結構設計要求。高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 5. 21 規(guī)定，在內力與位移計算中，抗震設計的框架 - 剪力墻或剪力墻結構中的連梁可予以折減，折減系數不宜小于 0

15、. 5。結構設計中，連梁折減系數一般取 0. 7。 </p><p>　　5.2 若連梁剛度折減后內力還是過大，截面設計困難，可在連梁截面高度的中間開設水平通縫。 </p><p>　　5.3 為保證連梁的延性，設計時應做到“強墻（ 柱） 弱梁”，“強剪弱彎”，截面尺寸應符合規(guī)范設計要求。 </p><p>　　5.4 不宜將樓面主梁支承在連梁上。 </p&g

16、t;<p>　　5.5在連梁超筋的解決方法。 </p><p>　　5.5.1減小連梁截面高度； </p><p>　　5.5.2對連梁彎矩、剪力進行調整、調幅，塑性調幅設計； </p><p>　　5.5.3當連梁破壞對豎向承載力無明顯影響時，可考慮大震時連梁不參與工作，但連梁本身設計應滿足非抗震設計的承載能力和正常使用要求； </p>

17、<p>　　5.5.4連梁剛度折減。折減系數不應小于0.5； </p><p>　　5.5.5連梁鉸接處理； </p><p>　　5.5.6連梁中部設水平縫。 </p><p><b>　　6.結語 </b></p><p>　　框架-剪力墻結構設計是一項系統(tǒng)性的工作，也是影響建筑工程抗震性能及質量安全的重

18、要影響。因此，建設單位首先要確定好剪力墻數量，分析剪力墻結構中可能出現的薄弱環(huán)節(jié)，制定出一系列合理有效的控制措施，一旦發(fā)現問題應及時做好合理的處理，盡可能避免安全隱患的出現，從而確保剪力墻結構能夠滿足工程的需要。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 陳肇明.淺談框架剪力墻結構設計[J].城市建設理論研究，2012年第19期