浅谈框架剪力墙结构设计

摘要：本文从框架剪力墙结构设计的基本概念入手，分析了框架剪力墙在设计过程中需要控制的几个参数，并通过PKPM的应用，结合《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程 》JGJ3—2002 (以下简称《高规》)和《建筑抗震设计规范 》GB50011 —2010(以下简称《抗规》)中的相关规定提出的一些注意要点。

关键词: 框架剪力墙； 高层建筑

Abstract: this article from the frame shear wall structure with the basic concept of design, this paper analyzes the frame shear wall in the design process of the need to control a few parameters, and through the application of PKPM, combined the high-rise building reinforced concrete structure technical regulation JGJ3-2002 (hereinafter referred to as the "high rules") and the code for seismic design of building GB50011-2010 (hereinafter referred to as the "resistance rules") of the related provisions of the proposed some attention points.

Keywords: frame shear wall; High-rise building

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

一 、前言

随着我国城市化的快速发展，城市空间日益紧张，对高层建筑的需求越发明显。高层体系一般分为框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒中筒结构等多种体系。其中框架剪力墙结构就是集框架结构和剪力墙结构的优点于一身，取长补短，即有框架结构建筑布置灵活，空间分隔容易使用灵活；又利用了剪力墙抗侧刚度较大，在水平力作用下侧向变形较小的优点。因此这种结构体系同时具有框架、剪力墙结构的优点,是一种适用性很广的结构形式。

二 、框架剪力墙结构布置原则

框架剪力墙结构体系结构布置除应符合《高规》、《抗规》及其各自的相关规则外,框架柱和剪力墙的布置还应注意满足以下几个要求:

（1）框架剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀 、对称 、分散 、周边”的原则布置 。

（2）框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,抗震设计时结构两主轴方向均应布置剪力墙。

（3）剪力墙宜贯通建筑物全高,沿高度墙的厚度宜逐渐减薄,避免刚度突变 。

三 、工程概况

某工程位于上海市浦东新区，东北邻近唐陆路、西北紧靠新金桥路，总建筑面积约为30万 m2，包括10栋高层，其中E1，E2，A1，A2为12层，B1，B3为10层，B2，C1，C2为11层，两层地下室及裙房两层(地下二层部分为人防区，设计图纸由其他设计单位完成）,高层的结构形式为框架剪力墙结构。E3为一层局部三层的框架结构，±0.000以下连成整体，中间为下沉式广场，框架的抗震等级三级，剪力墙抗震等级二级；所在地区的抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度为0.10g；设计地震分组为第一组；场地土类别为Ⅳ类；特征周期: Tg =0.9S； 50年一遇的基本风压值取0.55kN /m2；地面粗糙度类别为B类；风载体型系数1.3。本文仅以E1办公楼为例，下图为E1框架-剪力墙标准层结构布置图：

从结构平面布置中可以看出结构的的核心筒偏向一边，这对于结构扭转来说非常不利，所以我们可以在不影响建筑使用空间的前提下，在核心筒较远出布置一些墙肢，同时增大周边梁的刚度来解决由核心筒偏向一边而引起的扭转等问题。

四 、框架—剪力墙结构设计主要控制要点

1、框架柱倾覆弯矩及0.2Q调整系数：

(1)框架剪力墙结构中框架柱倾覆弯矩控制及计算：根据《高规》第8.1.3条、《抗规》第6.1.3条规定,框架剪力墙结构，在基本振型地震作用下,框架部分承担的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的50% ,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,柱轴压比限值宜按框架结构采用，其最大适用高度和高宽比限制可比框架结构适当增加。

本工程E1由PKPM计算得出的结果为：

本工程由PKPM得出的柱倾覆力矩均小于总地震倾覆力矩的50%。此结构为框架剪力墙结构。

(2) 0.2Q0调整

根据《抗规》第6.2.13条规定,侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-剪力墙结构和框架核心筒结构,任一层框架部分的地震剪力值,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架剪力墙结构、框架核心筒结构计算的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值，对于框架剪力墙结构,一般由剪力墙吸引了大量的地震力,而框架部分所承担的地震力较小，其主要目的是为了保证框架部分在地震作用下的抗剪能力。

本工程由PKPM计算得出的结果为：

本工程各个楼层均按0.2Qox、0.2Qoy进行调整，各个楼层不满足上值时均乘以不同的调整系数来满足规范要求。

2、位移及位移比:

位移比主要为控制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。见《抗规》第3.4.2条, 《高规》第4.3.5条及相应的条文说明。位移比不满足主要是结构平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱引起的，应调整改变结构平面布置,减小结构刚心与形心的偏心距;同时在设计中,应在构造措施上予以加强。本工程由于地下室顶板中间有一万多平米的下沉式广场整体刚度较弱不能作为上部结构嵌固端。依据抗震审查意见为了减少多塔效应对地下室顶板的不利影响应，尽量把首层位移控制在接近1/2000范围内，主要通过以下手段使地上一层位移接近1/2000:

1增加地下室剪力墙数量；

2适当加大底部加强区核心筒及周边剪力墙的厚度；

3加大首层梁、柱截面尺寸。

为了保证结构的抗扭刚度，我们又必须保证结构周边有足够刚度就需在不影响建筑使用空间的前提下在结构周边布置剪力墙增加结构周边的刚度，同时通过加大结构周边梁的截面尺寸来保证结构的抗扭刚度。

本工程由PKPM得出的结果如下：

1）最大位移角（《高规》第4.6.3条框架—剪力墙最大值层间位移角≤1 /800）

X方向最大值层间位移角: 1 /963 首层位移角：1/1839

Y方向最大值层间位移角: 1 /967 首层位移角：1/1832

2）最大位移比（《高规》第4.3.5条最大位移层间位移和与层平均值的比值A级高度高层建筑不宜大于1.2,不应大于1.5的规定；B级高度高层建筑不宜大于1.2,不应大于1.4的规定。）

X方向最大层间位移与平均层间位移的比值: 1.16

Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值: 1.34

X方向最大位移与层平均位移的比值: 1.22