框架—剪力墻結構設計相關問題的探討

摘要： 隨著現代高層住宅建筑建設需求的不斷提升，建筑設計環?；?、集約化的問題日益凸顯。因此在框架-剪力墻結構設計過程中，需完善結構設計的方法，創新設計的理念，以更好地實現高層住宅的設計。本文筆者論述了框架-剪力墻結構的受力特征，對框架-剪力墻結構設計的問題分析，從而優化結構設計。

關鍵詞：框架-剪力墻；結構設計

框架-剪力墻結構主要指由鋼筋混凝土框架和剪力墻這兩部分內容構成的一個結構體系。目前這類結構相對組合比較靈活且多樣化，可以有效利用空間優勢，也能夠符合建筑空間要求和應用的需要，且整體結構性能好，抗風好，抗震性能強，被廣泛應用于高層住宅建筑中。

1、框架-剪力墻結構的受力特征

框架-剪力墻結構是由框架和剪力墻共同承受豎向和水平作用的結構體系；這兩種構件通過合理的受力，能有效抵抗水平外載荷受力的效果，是一種理想的高層住宅建筑體系?？蚣芙Y構和剪力墻結構是兩種不同的抗側力結構，也具有不同的應力特性。通過水平力的作用，使得框架結構的剪切型發生變形，在樓層不斷增高的情況下，水平位移的增加相對比較減緩；而剪力墻結構發生彎曲的變形，并隨著樓層的不斷增高水平位移也不斷的加快，因此框架-剪力墻的層間變形在下部小于純框架結構在上部小于純剪力墻結構。

進行內力和位移計算時，可假定樓板在其平面內為無限剛性。當受到水平方向的力時，剪力墻和框架會出現相同的水平位移，從而產生的變形曲線也是一樣的。由于兩者之間存在著對雙方有利的協同關系，確保了在框架-剪力墻結構中發生側移的距離可以控制在安全范圍內，同時使得內力均勻分布在剪力墻結構和框架結構中。

2、框架-剪力墻結構設計的問題分析

2.1合理布置結構

在結構布置時要處理好框架和剪力墻之間的關系，為了發揮框架-剪力墻結構的優勢，無論是否抗震設計，均應設計成雙向抗側力體系，且結構在兩個主軸方向的剛度和承載力不宜相差過大，在抗震設計時，結構兩主軸方向均應布置剪力墻。剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、電梯間、樓梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，且間距不宜過大。當住宅樓空間形狀長度較長時，需要設置兩個縱向的剪力墻在其長度兩端，同時要確保樓梯井及電梯部位的墻體和墻面梁板的剛度符合標準。一般情況下“L\"形墻會在房間四角位置進行應用，而“T”、“+”型墻則會運用到內墻的設計中，但是在整個設計中都要避免使用“一”字墻。在框架-剪力墻結構設計中，都要以滿足相關規定為前提，不可在進行豎向斷面尺寸改小的作業時，同時進行降低混凝土強度的操作，這是為了避免樓層間的應力短時間內變化太大。遵循這些要求，可使該體系更好的發揮兩種結構各自的作用且使整體合理地工作。

在框架-剪力墻結構布置的總體設計必須要考慮建筑物的抗震能力，要按照“大震不倒、中震可修、小震不壞”的基本原則，再通過局部的強度變形進行計算與驗算，通過結構布置的相關措施來提高框架-剪力墻結構的變形能力。對框架-剪力墻結構中的抗震墻，其抗震措施（抗震構造措施）均比抗震墻結構中的抗震墻嚴格。

2.2分析軟件的計算結果

2.2.1控制結構的自振周期：T1=（0.08～0.12）N，N為結構層數。結構的第二、三周期宜控制在以下范圍內：T2=（1/3～1/5）T1；T3=（1/5～1/7）T1。且結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層不應大于0.9，當非承重墻體為砌體墻時，高層框剪結構的計算自振周期折減系數可取0.7～0.8。

2.2.2控制結構的位移比：在考慮偶然偏心的規定水平力作用下，樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移的比值，A級建筑不宜大于平均值的1.2倍，不應大于平均值的1.5倍；

2.2.3避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中，合理布置框架及剪力墻使其剛度和承載力分布均勻，對體型復雜、平立面不規則的建筑，應根據不規則程度、地基基礎條件、技術經濟等因素的分析，確定是否設置防震縫。

對體型復雜、結構布置復雜的建筑，應至少采用兩個不同力學模型的結構分析軟件進行整體計算，對結構分析軟件的計算結果，應進行分析判斷，確認其合理、有效后再進行下一步設計工作。

3、框架-剪力墻結構設計中的幾個注意問題

3.1剪力墻中的連梁超筋問題處理

3.1.1調幅處理：剪力墻連梁對剪切變形十分敏感，因此規范對剪應力限制比較嚴。很多情況下會出現“超限”情況，這時我們可以通過兩種方法進行塑形調幅：一種在內力計算前就將連梁剛度進行折減；第二種在內力計算后將連梁的彎矩和剪力組合值乘以折減系數。無論那種方法，都需避免在正常使用條件下或較小的地震作用下在連梁上出現裂縫。一般情況下，經全部調幅后的設計值不宜小于調幅前（完全彈性）的80%（6、7度）和50%（8、9度）。

3.1.2減少連梁的截面，主要降低連梁的截面高度，達到減小連梁計算內力的目的。

3.1.3連梁的鉸接處理：當連梁的破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可假定該連梁在大震下的破壞，對抗震墻按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下的結構內力分析，墻肢應按兩次計算結果的較大內力進行配筋設計，以保證墻肢的安全。

3.2注意復核局部構件受風影響情況

高層建筑結構水平力，隨著高度的增加，一般可認為軸力與高度成正比，水平力產生的彎矩與高度的二次方成正比，水平力產生的側向位移與高度的四次方成正比。在框架-剪力墻結構中，風力的變化十分明顯，一般在受到不同的因素影響下，風力會隨著時間的推動而出現矩風的情況，使得建筑物不僅受到靜力的作用，還能受到動力的影響。所以，要充分的考慮風振及在風振情況下結構所受到的不利影響，從而使得結構有足夠的剛度和強度，避免出現局部的損壞情況，有效的避免在風的反復作用力下造成的構件疲勞破壞情況。

3.3計算中注意要點

抗震設計的框架-剪力墻結構，在規定水平力作用下，結構底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩的比值不盡相同，結構性能有較大的差別，根據不同的比值范圍，正確選擇設計時采用類型、最大適用高度、框架部分抗震等級、軸壓比及層間位移角限值，確定相應的設計方法。因此做設計時因根據不同情況具體分析，盡可能使結構經濟合理。

3.4框架-抗震墻結構的基本抗震構造措施

作為一種特殊的結構形式，其抗震墻有特殊要求，一般情況下，其抗震墻數量較抗震墻結構少，且平面布置或是分散、或是較多地集中在平面的中部區域，因此有必要采取措施加強抗震墻的整體性。因此規范要求其抗震墻周邊宜設置梁（暗梁）或端柱組成的邊框，柱網軸線的抗震墻應設置端柱，其他位置的可設置暗柱。

框架-抗震墻結構推遲了框架塑性鉸的形成，因此框架部分的強柱弱梁要求可不需要按純框架結構那么嚴格。

3.4提高結構的延性

建筑框架-剪力墻結構在所受作用力沒有明顯降低時，結構具備的變形能力稱之為結構的延性。建筑框架-剪力墻結構的延性可以將結構的變形能力及抗震性能更加明顯的表述出來，它們之間的關系是成正比的。因此，在進行設計建筑物框架-剪力墻結構時，應對其關鍵部位的構建進行延性的完善措施。但當構件的承載力明顯提高時，相應的延性構造可適當降低。

4、結語

綜上所述，結構設計是一項嚴謹的工作，需要扎實的理論知識和認真嚴肅負責的態度，深刻理解規范和規程的含義，并與其他專業多溝通、多合作，不斷的發現錯誤，不斷的改正，不斷的領悟！只有真正做到優化設計質量，才能推動建筑行業更好的向前發展！

參考文獻：

[1]李敏，羅聯訓.分析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].江西建材. 2014（05）

[2]馬艷潔.高層建筑框架-剪力墻結構設計研究[J]. 河南科技. 2014（11）