建筑工程中框架剪力墙的设计要求和要点分析.doc

1、建筑工程中框架剪力墙的设计要求和要点分析摘要：剪力墙结构作为建筑工程重要的结构体系，近年来以其诸多的优点在城市高层建筑中得到广泛的应用。可是原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式。本文就对框架剪力墙结构设计中涉及到的几个问题进行简要的分析。 关键词：结构设计；框架剪力墙；措施 中图分类号： TU318 文献标识码： A 前言 剪力墙是近年来发展速度较快的一种结构体系，具有施工方面、工艺技术简单、整体性好、用钢量少和结构刚度大等优点，

2、能够较好控制结构的水平力，承担各种荷载引起的内力，目前在城市高层建筑行业得到广泛的应用及推广。但剪力墙结构构造复杂，如果建设单位没有做好框架剪力墙结构的设计工作，就容易出现一些突发状况，特别是薄弱层刚度弱及承载力水平突变等情况，这不仅会影响到建筑工程抗震性能的发挥，而且也会给建筑的质量安全带来一定的安全隐患。因此，建设单位必须加强剪力墙结构设计工作的研究力度，采取必要的控制措施，并在确保安全的基础上对剪力墙结构进行优化设计，从而确保建筑的质量安全。 1.在框架剪力墙设计中应该严格遵守抗震规范 底层框架剪力墙房屋的震害随着楼层数的增加而加剧。因此底层框架剪力墙结构应满足高度和层数的限值.所谓房屋

3、总高度是指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度。 对不同设防烈度的第二层与第一层侧移刚度比的限值规定在历次地震中，底层框架房屋结构之所以发生严重破坏，其原因就在于底层层间刚度与上部层间刚度比过于悬殊。当地震作用集中在底层时，由于底层较上部结构小得多的侧移刚度，造成非常突出的底层弹塑性变形集中现象。因此，控制底层与上部侧移刚度比是很必要的。 2.对于剪力墙合理数量的确定 剪力墙的合理数量按许可位移决定，按高层建筑规范中一般装修材料，框架剪力墙结构顶点位移与高之比 U/H 不宜大于 1/700，装修要求较高时 U/H 不宜超过 1/850， 在满足这个要求的前提下，增减剪力墙的数量。用结构自振周期

4、校核剪力墙布置数量是否合理，因为从地震作用本身来分析，剪力墙结构刚度小，地震作用小，位移限制能宽松的满足， 但这种结构在工程上有可能不很合理 ， 结构的自振周期有可能不在合理范围内， 结构自振周期的合理范围大致在： T1=（0.09- 0.12）NS 式中： NS楼层数 剪力墙数量多导致框架剪力墙结构刚度就大一些 ， 地震时周期短地震力也加大一些 ， 材料耗量增大。日本震害调查表明当每 m2 楼面平均剪力墙长度少 50mm 长时， 震害严重；在 50-150mm 之间时，震害中等；长 150mm 以上，震害轻微，目前我国尚无这方面的成熟经验，设计中可根据工程具体情况，建筑物高度、地区设防烈度及

5、参考上面方法取值。 3.框架剪力墙的布置 剪力墙的平面布置一般原则是均匀、分散、对称、周边。分散原则是要求剪力墙片数不要太少，而且每片剪力墙刚度不要太大，连续尺寸不要太长， 使抗侧力构件数量多一些， 分散一些， 每片剪力墙的弯曲刚度适中，在使用中不会因为个别墙的局部破坏而影响整体的抗侧力性能，也不会使个别墙的受力太集中， 负担过重 而引起过早地被破坏，刚度过大的墙承担的内力也大，相应的基础处理难度增加，同时也考虑到剪力墙相距太远，楼面刚度要求大， 很难满足要求，周边的原则是考虑建筑物抵抗扭转能力，便于保证刚度中心与平面中心相吻合；剪力墙布置在周 边对称位置，增加抵抗扭转的内力臂，在不增加剪力墙

6、面积的情况下， 提高抗扭转能力。剪力墙布置的位置应设在平面形状变化处， 平面形状变化处；角隅、端角、凹角部位往往是应力集中处，设置剪力墙给予加强是很有必要的，在高层建筑的 楼梯间，电梯间，管道井处，楼面开洞严重地削弱楼板刚度， 对保证框架与剪力墙协同工作极为不利。因此，在工程设计中用钢筋混凝土剪力墙来加强这些薄弱端部，如楼梯间，电梯井道处，竖向管道井等是十分有效的。 4.底层框架柱网的设置 底层应为全框架，至少应是框架形式，即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱，且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大，一般控制在 7.5左右，并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功

7、能上，底框结构大多为商住楼，该跨度对应上部可分割为两开间(4.2+3.3或 4.5+3.3)，(大于 4.2，已为大开间，其面积比受到规范限制)，无论上部为住宅楼，还是办公楼，上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在 1518 梁跨，如果柱网过大，会使梁断面及配筋出现异常现象，而上部悬墙数目增多，更会加重这种现象。控制柱网尺寸，给出规定限值，限制框架梁上的悬墙数目，对底层框架剪力墙结构来说非常重要。 5.框架-剪力墙中的连梁设计 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙、剪力墙与剪力墙的连接方式有铰结与刚结两种。

8、铰结为通过楼板连接来保证剪力墙与框架协同工作，刚结为通过连梁连接来保证剪力墙与框架协同工作。在铰结体系中，由于没有考虑连梁的约束作用，使得楼板作用显著，要保证剪力墙与框架协同变形和工作，楼板必须绝对刚性。在刚结体系中，连梁对墙和柱都会产生约束，连梁将承担着较大的剪力和弯矩，约束作用明显，并可以与楼板一同作为连接构件，传递弯矩、剪力、轴力。当结构遭受小于其设防烈度的多遇地震时，整个结构处于弹性工作阶段。当遭受高于其设防烈度的罕遇地震时，连梁形成塑性铰消耗地震能量，结构刚度降低，自振周期加大，地震力降低，减轻结构破坏。但由于连梁跨高比小，两端连接的墙或柱刚度差异较大，连梁变形产生较大的内力而破坏。

9、连梁破坏有脆性的剪切破坏和延性的弯曲破坏，设计时应尽量避免连梁发生剪切破坏，让连梁先屈服，形成塑性铰。连梁设计时可以考虑以下措施： 5.1 对连梁的刚度进行折减，既保证了塑性铰出现在连梁上，又减少其内力，满足结构设计要求。高层建筑混凝土结构技术规程 5. 21 规定，在内力与位移计算中，抗震设计的框架 - 剪力墙或剪力墙结构中的连梁可予以折减，折减系数不宜小于 0. 5。结构设计中，连梁折减系数一般取 0. 7。 5.2 若连梁刚度折减后内力还是过大，截面设计困难，可在连梁截面高度的中间开设水平通缝。 5.3 为保证连梁的延性，设计时应做到“强墙（ 柱） 弱梁” ， “强剪弱弯” ，截面尺寸应

10、符合规范设计要求。 5.4 不宜将楼面主梁支承在连梁上。 5.5 在连梁超筋的解决方法。 5.5.1 减小连梁截面高度； 5.5.2 对连梁弯矩、剪力进行调整、调幅，塑性调幅设计； 5.5.3 当连梁破坏对竖向承载力无明显影响时，可考虑大震时连梁不参与工作，但连梁本身设计应满足非抗震设计的承载能力和正常使用要求； 5.5.4 连梁刚度折减。折减系数不应小于 0.5； 5.5.5 连梁铰接处理； 5.5.6 连梁中部设水平缝。 6.结语 框架-剪力墙结构设计是一项系统性的工作，也是影响建筑工程抗震性能及质量安全的重要影响。因此，建设单位首先要确定好剪力墙数量，分析剪力墙结构中可能出现的薄弱环节，制定出一系列合理有效的控制措施，一旦发现问题应及时做好合理的处理，尽可能避免安全隐患的出现，从而确保剪力墙结构能够满足工程的需要。 参考文献： 1 陈肇明.浅谈框架剪力墙结构设计J.城市建设理论研究，2012年第 19 期 2 张建勋；谷军；张帆.框架剪力墙结构的概念设计要点分析J.建筑设计管理，2011 年第 10 期