浅议框架 第7期

摘要：随着高层、小高层的普及，建筑框架与剪力墙相结合的结构设计越来越多地应用于施工过程中，做好框架-剪力墙结构设计，将直接影响到建设物的安全使用与技术经济指标的高低，本文对框架-剪力墙结构设计中的几个主要问题进行分析。

关键词：框架剪力墙结构设计

从上世纪90年代末至今，高层和小高层成为了建筑的主体开发方向，在房地产业占有很大的比重，均广泛采用框架-剪力墙结构设计。框剪结构即框架―剪力墙结构，是框架结构和剪力墙结构两种体系的完美结合，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。 它的优点在于侧向刚度大，抗震性能好；平面布置灵活，套型设计丰富，进一步扩展了设计师和住户的想象空间。而且在实际应用中，由于混凝土墙体抗裂、抗渗性能好，且节点都为现浇，容易达到“无渗漏”工程的标准。

框剪结构优势

对建筑物而言，水平荷载主要由剪力墙来承担。从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，约80%以上由剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比样均匀，各层梁柱的弯矩比较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。在结构抗震设计中，框剪结构的剪力墙是第一道防线，框架为第二道防线。它很好地满足了我国新的抗震设计规范所规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计原则。框剪结构优于传统的框架在于，框剪结构在弹性阶段层间变形分布较为均匀，具有较好的抗震性能。

2．框架剪力墙结构的变形及受力特点

在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，使结构的抗侧刚度和承载力都有明显提高。剪力墙的侧移刚度远好过框架，因此剪力墙分配到的剪力高于框架。由于具有变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分布沿高度在不断调整。在水平力作用下，框架与剪力墙之间楼层剪力的分配比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度而变化，与结构刚度特征值λ直接相关。结构中的框架底部剪力为零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而纯框架最大剪力在底部。布置有剪力墙的框架结构，应将框架结构协同工作计算内力，不应简单紧紧局限于框架分析，而将框架部分上部楼层构件的安全。

3．框架-剪力墙结构中剪力墙的布置

3.1剪力墙的位置：布置原则为均匀、分散、对称。具体做到剪力墙片数不要太少，剪力墙刚度不要过大，连续尺寸不要过长，尽可能做到抗侧力构件数量多一些，分散一些，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，也不会因个别板块的受力太集中，引起过早的破坏；刚度过大的墙承担的内力也大，相应的基础处理难度增加，剪力墙不要相距太远，同时还要是考虑建筑物抵抗扭转能力。尽可能将剪力墙布置在周边对称位置上，增加内力臂了，提高抗扭转能力。在位置选择上，尽可能设置在角隅、端角、凹角等平面形状变化处，高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井处等的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。

3.2剪力墙的间距：为了保证楼（屋）盖的侧向刚度，避免水平荷载作用下楼盖平面内弯曲变形应控制剪力墙的最大间距。

3.3剪力墙的数量：与结构体型、高度等有关。在高层剪力墙结构中，剪力墙的数量既不能过多，也不能过少。从抗震性考虑，在一定范围内数量越多越好；从经济性考虑，数量太多会使结构刚度和自重很大，地震力和材料用量增大，造价提高，基础设计困难。因此，剪力墙的数量应适宜，只需满足侧向变形的限值即可。无论从结构特性还是从经济技术指标来讲，在剪力墙结构中，应首选大开间横墙布置方案。

4．框架-剪力墙结构方案的确定

相对于传统的框架结构，框剪结构有些很大的优势。由于框剪结构在弹性阶段层间变形分布较为均匀，故一般具有较好的抗震性能。但是，由于框架和剪力墙两个结构的非线性变形行为有着较大差别，所以在中震和大震下非弹性阶段框架和剪力墙之间的地震力分配一直是一个需要深入讨论的问题。正确而合理的设计方案其首要任务必须满足抗震设防的要求，在场地地基、建筑体型、结构体系的质量、刚度分布、构件强度、延性等方面要慎重考虑。框架-剪力墙结构抗震设计中，应尽可能设置抵抗地震的多道防线，一般情况下，剪力墙作为第一道防线首先屈服，将框架设计作为第二道防线。要充分认识到框架在剪力墙屈服后增加的荷载效应，让框架柱承担竖向荷载的构件有充分的安全储备，并且针对第二道防线，框架结构作抗震验算，总之，适当处理构件的强弱关系，使其形成多道抗震防线，是增强结构抗倒塌能力的重要措施。