框架剪力墻仿古建筑結構分析與實例設計

張柳英

【摘 要】 框架剪力墻結構具有剛度大、抗震性強等優點，在仿古建筑中有著應用廣泛。文章對框架剪力墻結構設計的主要原則進行了總結，對仿古建筑框架剪力墻結構設計要點進行了分析，并結合工程實例，對框架剪力墻結構設計中出現的技術難點進行了總結，并提出了相應的解決措施，從而更好的提高仿古建筑的質量。

【關鍵詞】 仿古建筑 框架剪力墻結構 設計

前言

剪力墻本身因具有整體性強、用鋼量少和結構剛度大等特點，所以在居住性建筑設計中廣為應用。特別是一些仿古建筑中采用現澆框架剪力墻結構，不但能使隔離墻和承重墻合二為一，還能使得小開間中的分隔墻盡量減少，大大提高了經濟效益。除此之外，框架剪力墻結構相比較于框架結構，應用更為廣泛，主要原因在于它還具有簡潔、不露梁和露柱等優勢，使建筑外觀美，而且內設空間更大，提高空間使用率。當然，還可以通過合理設計成延性剪力墻的方式來提升其抗震性能，該種剪力墻在震區或非震區均可應用。

1 框架剪力墻結構設計的主要原則

1.1 整體性原則

在設計剪力墻的時候，必須站在整體的角度考慮剪力墻的位置、高度等。一般來說，剪力墻的縱向高度應不低于建筑物的總高度，當剪力墻在縱向方向上發生變化時，應適當調整墻體的厚度和混凝土選用的等級、類型，也可適當減少墻肢的數量，進而提升墻體的整體抗側剛度，以免各不同層數的剛度發生變化，導致應力過度集中的問題出現。

1.2 最大限度控制剪力墻的平面外彎矩

剪力墻的平面外彎矩對建筑結構的整體穩定性具有極大影響，因此，在實際設計過程中，必須對剪力墻的平面外彎矩進行嚴格控制，可采用增設垂直墻肢或者壁柱的方法，此外，針對截面積較小的樓面梁，可采用鉸接或者半剛接的方法，從而有效降低墻肢的平面外彎矩。

1.3 為了保證墻體的抗震能力，必須確保墻體的拉通対直

在建筑結構設計規范中，一般要求門、窗等各部位的上下各層必須位于同一垂直線上，以確保墻肢和連接梁的受力明確，這樣才能簡化計算，對建筑抗震結構進行設計的時候，必須杜絕錯洞剪力墻和疊合錯洞剪力墻的出現，因為一旦出現這種現象，剪力墻肢就會出現不符合規范的問題，同時，墻上的洞口部位的抗震性會大大降低，一旦發生地震便很容易影響到整個建筑物的安全。

1.4 避免全部采用短肢框架剪力墻結構

建筑結構設計中不能全部采用短肢剪力墻的結構形式，因為該類結構在抵抗水平力方面的性能較弱，若采用的短肢框架剪力墻結構較多，必須適當布置一些筒體，從而使框架剪力墻結構的整體剛度增強。

2 框架剪力墻結構設計在仿古建筑結構設計中的應用

2.1 科學展開平面布置

科學設計平面布置，對于剪刀墻在仿古建筑設計中的應用有著重要的作用。在進行剪刀墻的設計中，科學合理的平面布置可以提高剪刀墻的利用效率，提高仿古建筑的承載力。所以，在進行剪刀墻的平面布置設計中，首先要注意在進行布置剪刀墻時，要沿著平面重要軸線的方式進行設計，進而使得剪刀墻的平面布置更加科學合理。此外，在進行剪刀墻的布置中，要減少單向平面布置的手段，進而提高剪刀墻結構的抗震性能。同時，在進行剪刀墻的平面布置時，要進行對稱布置，進而使得剪刀墻的剛度中心和質量中心協調一致，減少剪刀墻的扭矩作用，提高剪刀墻的承載力和抗震性能。所以，科學設計剪刀墻的平面布置，對于剪刀墻在仿古建筑設計中的應用十分重要。

2.2 剪刀墻結構的長度、厚度和延性的設計

在進行仿古建筑剪刀墻的設計中，對剪刀墻的長度、厚度以及延性設計需要格外注意。在進行剪刀墻的設計時，遵守其設計原則，剪刀墻的厚度和長度的設計有一定的規范和要求。根據建筑的抗震情況，剪刀墻的厚度和長度是要根據建筑的抗震系數進行設計和確定，不一樣的抗震等級系數，在剪刀墻的長度和厚度的設計上也就不一樣。所以，在進行剪刀墻的設計中，為了保障建筑物的穩定、安全和抗震效果，剪刀墻結構的厚度最小是二百毫米，高厚比例要小于六分之一。在建筑物的剪刀墻結構厚度和長度比值不均時，要采取L、T性截面剪刀墻進行代替，同時也要增加其翼緣長度。在剪刀墻的延性上，一般的設計經驗是，如果剪刀墻的寬高比小于二，剪刀墻的延性最好，進而減少剪刀墻的破壞。如果比例大于二，就要對剪刀墻進行開洞。因此，在進行剪刀墻的設計中，要注意剪刀墻結構的長度、厚度以及延性的設計，進而保障建筑物的承載力。在進行墻身鋼筋設計的過程中，設計人員需要保障剪力墻水平和豎直方向的配筋率不小于0.2%。對于三級地震，設計人員應提升剪力墻的配筋率，這樣才可以保證墻體的穩定性和抗震性。

2.3 確定墻肢截面厚度

墻肢截面厚度對框架剪力墻結構設計的質量有著十分重要的影響，因此，作為結構設計的專業人員，想最大程度的發揮出框架剪力墻結構設計在建筑機構中的效果，在對墻肢截面厚度進行確定的時候一定要對剪力墻的厚度進行充分的考慮，根據剪力墻厚度的具體情況對墻肢截面厚度的范圍進行嚴格的控制。通常情況下，應將其厚度劃定為最小值，這樣以便于日后施工的調整。為了有效的提升剪力墻的穩定性，對于一些較短的墻肢，可以適當的對其底部進行加厚處理，同時，這樣還能在一定程度上增強剪力墻的剛度，提升仿古建筑墻體的安全性。

2.4 規范進行剪力墻連梁鋼筋配置

設計人員在對剪力墻的結構進行設計的時候，必須結合仿古建筑的實際特點，對設計方案進行優化。根據實地調查可知，仿古建筑的關鍵部位是連梁，連梁不僅承擔著仿古建筑的承重責任，對建筑墻體的剛度也具有一定的積極意義。因此，在對仿古建筑的框架剪力墻結構進行設計時，設計人員必須充分考慮到連梁的作用，保障其具備一定的抗剪性，從而避免連梁彎曲損壞的現象發生。與此同時，為了提高強剪力墻墻體的穩定性，設計人員需要規范的進行連梁鋼筋的配置，在配置鋼筋的過程中，設計人員需要遵循相關的吧標準，不可以隨意的進行鋼筋配置，否則，會導致仿古建筑產生嚴重的安全隱患。

2.6 做好框架-剪力墻結構中的連梁設計

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，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生剪切破壞，讓連梁先屈服，形成塑性鉸。

3 實例分析

3.1 工程概況

潮安區東山湖特色產業基地CA2013-T12地塊（二期），本工程位于廣東省潮州市潮安區，為仿古建筑，包括一棟11層辦及1層地下室。該建筑采用混凝土框架剪力墻結構體系，其中框架部分抗震等級為一級，剪力墻部分抗震等級為一級，基礎采用筏板樁基。本工程設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g，建筑場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.55s，設計地震分組為二組。

3.2 技術難點

該項目主要技術難點如下：1、該結構位于八度區，框架剪力墻結構極易出現連梁抗剪超限及柱節點域抗剪超限。2、結構位于8度區，剪力墻分層澆筑，交界處施工縫驗算不滿足。3、因場地土層多加沙層，且持力層起伏，沉樁困難。4、由于該建筑為仿古建筑，存在較多挑檐、檐口、屋脊等特殊古建節點做法，傳統平面圖無法表示清楚，施工單位無法充分理解設計意圖。

3.3 解決措施

對于以上難點，在項目中主要采取了以下解決措施：1、提高墻柱混凝土等級，對抗剪不足連梁，設置交叉斜筋或對角暗撐，提高連梁抗剪承載力。2、剪力墻施工縫驗算不滿足處，增設附加豎向短鋼筋以抵抗水平地震剪力。3、由于持力層起伏，沉樁困難，因此對該建筑樁基進行分區域確定樁長，減小持力層較高處樁長，并復核其單樁承載力，在滿足設計要求的前提下，實現了樁基的順利施工。4、對于較多的特殊古建節點做法，在平面圖進行索引，然后繪制單獨的節點詳圖，包括節點平面圖、節點立面圖、節點斷面圖，對于特別特殊的節點還提供三維效果圖，充分表達設計意圖，便于施工單位理解。

4 總結

綜上所述，框架剪力墻結構設計是仿古建筑實施中的重點內容，專業性很強，包含諸多設計要素及內容。設計人員要依據實際工程背景，對框架剪力墻結構內涵及分類具備明確認知，依據框架剪力墻結構設計計算原則，合理選擇剪力墻厚度及長度，并對其進行平面布置，處理約束邊緣構件，達到最佳工程效果。

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