1、对框架-剪力墙结构设计中一些认识摘要：从事建筑设计多年了，在这多年的设计当中，我对框架-剪力墙结构有着越来越多的体会与认识。现在，依据我多年的设计经验，再加上在实际设计过程中，对一些设计规范的体悟，我觉得在具体设计中，对框架-剪力墙结构应有一些方面需要注意。因为这些知识，对设计人员影响很大。下面，我谈谈对框架-剪力墙结构设计中一些个人认识。 关键词：框架-剪力墙；结构设计 中图分类号：TU318 文献标识码：A 一、框架-剪力墙结构的优势 震害表明，框架剪力墙结构比框架结构在减轻框架及非结构部件震害方面有明显的优越性，剪力墙可以控制层间位移，降低了对框架的延性要求，简化了抗震措施。由于框架-剪
2、力墙的共同作用，顶层高振型的鞭梢效应可以大为减轻。 框架-剪力墙结构的受力特点 框架-剪力墙结构的受力和变形 框架-剪力墙结构由框架及剪力墙两类抗侧力单元组成。这两类抗侧力单元在水平荷载作用下的受力和变形特点各异。剪力墙以弯曲型变形为主，随楼层 的增加，总侧移和层间侧移增长加快；框架以剪切型变形为主，随着楼层增加，总侧移与层间位移增加减慢。在同一结构中，通过楼板把两者联系在一起，楼板在其本身平面内刚度很大，它迫使框架和剪力墙在各层楼板标高处共同变形。在协同工作时，首先要注意到剪力墙单元的刚度比框架大很多，往往由剪力墙担负大部分外荷载。其次要注意到两者分担荷载的比例上下是变化的。由它们的变形特点
3、可以知道，剪力墙下部变形将增大框架下部变形却减小了，这使得下部剪力墙担负更多剪力，而框架下部担负的剪力较小。在上部，情形正好相反，剪力墙变形减小，因而卸载，框架上部变形加大，担负的剪力将增大。因此，框架上部和下部所受的剪力趋于均匀化。 协同工作原理二 框架-剪力墙结构中，由于框架-剪力墙协同工作其剪力分配沿高度是不断变化的，因此框架-剪力墙结构的计算中应考虑剪力墙和框架两种类型结构的不同受力特点，按协同工作条件进行内力，位移分析，不宜将楼层剪力简单地按某一比例在框架与剪力墙之间分配。协同工作计标方法是在以下一些假定条件下进行的。房屋体型规则，剪力墙布置对称均匀，各楼层刚心和质心相重合，楼盖在自
4、身平面内刚度很大，在同一楼层的标高上，框架与剪力墙的水平位移相等，不考虑扭转的影响。水平外荷载由框架与剪力墙共同承担。剪力墙与框架的刚度沿高度均匀分布。 3.计算简图： 框架-剪力墙结构的计标图形，主要是要确定如何归并总剪力墙，总框架以及确定总剪力墙与总框架之间的联系和相互作用方式。根据上述基本假定，同一楼层各片剪力墙的位移都是相等的，所以结构单元内所有剪力墙能合并为总剪力墙，为一竖向悬臂弯曲构件；由于同一楼层各片框架的位移都是相同的，所有结构单元内所有框架可合并成总框架，相当于一悬臂剪切构件；所有连梁合并为总连梁，相当于一附加的剪切刚度。总剪力墙，总框架与总连梁的刚度分别为同一层各类型单元结
5、构的刚度之和。 由于计标区段中的所存在框架、剪力墙和连梁，依靠楼（层）盖连接成整体，所以，一般情况下的框架-剪力墙结构的计算简图应该是总框架与总剪力墙间在每一楼盖标高处由刚性连杆连接的体系。刚性连杆既代表楼（层）盖对水平位移的约束，也代表总连梁对水平位移的约束和对转动的约束，其中连杆的抗弯刚度仅代表总连梁的转动约束作用。当连梁抗弯刚度较小，其转动约束可忽略不计时，则水平连杆两端可认为是铰接。 框架-剪力墙结构中的连梁是指一端与剪力墙，另一端与框架连接的梁，或者两端都与剪力墙连接的梁。两端都与框架柱相连的梁是框架梁。总剪力墙是以片为单位的剪力墙刚度进行叠加的。当忽略剪力墙和框架轴向变形的影响时，
6、为了简单，也可以按剪力墙的墙肢刚度之和作为总剪力墙的刚度，墙肢之间的连梁合并于总连梁刚度中。但应注意，这两种叠加方法，当考虑轴向变形影响时就不同了。 三、地震倾覆力矩比值对结构性能的影响： 高规 （JGJ3-2010）第 8.1.3 条：抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法，并应符合下列规定： 1、框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的 10%时，按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计。 2、当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的 10%但不
7、大于 50%时，按框架-剪力墙结构进行设计。 3、当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的 50%但不大于 80%时，按框架-剪力墙结构进行设计，其最大使用高度可比框架结构适当增加，框架部分的抗震及和轴压比限值宜按框架结构的规定采用。 4、当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的 80%时，按框架-剪力墙结构进行设计，但其最大适用高度宜按框架结构采用框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。当结构的层间位移角不满足框架-剪力墙结构的规定时，可按高规 （JGJ3-2010）第 3.11 节的有关规定进行结构抗震性的分析和论证。 四、抗震剪力的调整： 框架-剪力
8、墙结构在水平地震作用下，框架部分所得剪力一般都较小。按多道防线的概念设计要求，墙体是第一道防线，在设防地震，地震部分先于框架破坏，由于塑性内里重分布，框架部分按侧向刚度分配的剪力会比多于地震下加点，为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力予以适当调整。 高规 8.1.4 条规定：对规则的框架-剪力墙结构抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架剪力应符合下列要求: 满足 Vf 0.2V0 ，其框架总剪力不必调定； 不满足 Vf 0.2V0要求的楼层，其框架总剪力按.2V0 和 1.5Vfmax 二者的较小值采用； 其中 V0 对于框架柱数量从下至上基
9、本不变的结构，应取对应于地震作用标准值的结构底层总剪力；对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取再段底层结构对应于地震作用标准值的总剪力。 Vf 对应于地震作用标准值且未经调定的各层（或某一段内各层）框架承担的地震总剪力 Vfmax-对框架数量从下至上基本不变的结构，应取对应于地震作用标准值且未经调定的各层框架承担的地震总剪力中的最大值；对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取分段中对应于地震作用标准值且未经调定的各层框架承担的地震总剪力中的最大值。各层框架所承担的地震总剪力按本条第一款调定后，应按调定前后总剪力的比值调定多跟柱和与之相连梁的剪力及端部弯矩标准值，框架柱的轴力标准值可不予调定。 按振型分群反应谱法计标地震作用时，本条第一款所规定的调定可在振型组合之后，并满足高规 （JGJ3-2010）第 4.3.12 条关于楼层最小地震剪力系数的前提下进行。 就上面的这些问题，应该说是规范在个人设计中的一些自我体会。当然，我认为，随时规范的变动及一些新问题的出现，这些个人的认识会有所变化。但在具体设计中，一些东西仍需要遵守的。在此，我希望这些知识的总结能带给读者以启示，也希望广大读者能够与我共同商榷。参考文献 1施岚青老师书籍及高规
