對框架中設(shè)置少量剪力墻的結(jié)構(gòu)體系的探討

1、對框架中設(shè)置少量剪力墻的結(jié)構(gòu)體系的探討摘 要】根據(jù) 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 和建 筑抗震設(shè)計規(guī)范 ，對布置少量剪力墻的框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)在 設(shè)計時采用不同的結(jié)構(gòu)體系分析進行探討，以確定結(jié)構(gòu)計算 中選取合適的結(jié)構(gòu)體系?！娟P(guān)鍵詞】框架；框架 - 剪力墻；規(guī)定的水平力；傾覆 力矩Discussion on the framework set up a small amount of shear wall structure systemCheng Hai-yan,Cheng Qi-fen(Three Gorges University Institute of Architectural Des

2、ign Yichang Hubei 443002)【Abstract 】 According to high-rise building concrete structures and Seismic Design of Buildings, arranged for a small amount of shear wall frame - shear wall structure with different structural systems designed to explore the analysis to determine the structural calculations

3、, select the appropriate architecture.【Key words 】 Frame;Frame - shear wall;Horizontal forcerequired;Overturning moment1. 前言 近年來在結(jié)構(gòu)設(shè)計中會碰到一些高層建筑，由于功能 要求不好布置剪力墻， 不能采用框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 當(dāng)采 用框架結(jié)構(gòu)體系時，雖能滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī) 程(JGJ3-2010)(以下簡稱高規(guī))中對A級高度鋼筋混 凝土高層建筑最大使用高度的要求，但計算結(jié)果中位移和周 期比無法滿足規(guī)范要求，在框架結(jié)構(gòu)體系中增加少量的剪力 墻才能使計算滿足規(guī)范

4、要求。那就會有如下幾個問題： ( 1 ) 布置多少剪力墻算少量剪力墻？(2)布置了少量剪力墻的框架應(yīng)算框架結(jié)構(gòu)還是框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)？ ( 3)在進行計算 時，程序中的結(jié)構(gòu)體系信息是選擇框架結(jié)構(gòu)還是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)？2. 建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010 )以下簡稱抗 規(guī)中第 6.2.2條對抗震等級為一、二、三、四級的框架梁 柱的內(nèi)力設(shè)計值做了調(diào)整， 有目的的增大柱的內(nèi)力， 體現(xiàn)“強 柱弱梁”的設(shè)計概念?！皀 c框架柱端彎矩增大系數(shù)；對 框架結(jié)構(gòu)，一、二、三、四級可分別為1.7、1.5、1.3、1.2；其他結(jié)構(gòu)類型中的框架，一級可取1.4，二級可取 1.2，三、四級可取1.1.”；

5、6.2.5條：“n vc柱剪力增大系數(shù)；對框 架結(jié)構(gòu)，一、二、三、四級可分別取1.5、1.3、1.2、1.1；對其他結(jié)構(gòu)類型的框架，一級可取1.4，二級可取 1.2，三、四級可取 1.1?！睆闹锌梢钥闯隹蚣苤鶑澗卦龃笙禂?shù)和柱剪力增 大系數(shù)不僅與結(jié)構(gòu)的抗震等級有關(guān)，還與其結(jié)構(gòu)體系有關(guān)； 框架結(jié)構(gòu)的計算及構(gòu)造措施更高于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)， 故在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，必須先判定其結(jié)構(gòu)體系，本文 僅針對在框架中設(shè)置少量剪力墻的結(jié)構(gòu)體系進行探討（1）高規(guī)第 8.1.3條明確了抗震設(shè)計的框架 -剪力墻 結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)在規(guī)定水平力作用下結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的 地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的比值來確定相應(yīng)的

6、計算 方法。當(dāng)在規(guī)定的水平力作用下框架部分承擔(dān)的傾覆力矩大 于結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的 50% 但不大于 80%時，意味著剪力墻的 數(shù)量偏少， 按框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計， 最大適用高度可比框架 結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加，框架部分抗震等級和軸壓比均宜按框架結(jié)構(gòu) 規(guī)定采用；當(dāng)框架承擔(dān)的傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的 80% 時，意味著結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量極少，按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，最大適用高度應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)采用，框架部分抗震等 級和軸壓比均應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)規(guī)定采用。（2）框架結(jié)構(gòu)設(shè)置少量剪力墻的結(jié)構(gòu)體系以框架結(jié)構(gòu) 作為受力主體，通過增加適量的剪力墻數(shù)量，對框架結(jié)構(gòu)的 受力性能和結(jié)構(gòu)指標(biāo)進行調(diào)節(jié)和改善以滿足規(guī)范的要求。（ 3）

7、以某大樓為例，抗震設(shè)防烈度6 度，場地類別為川類，地上15層，地下1層，結(jié)構(gòu)嵌固在地下室頂板，地 下室層高為4.2m，第1層層高為5.5m，第27層層高為4.2m, 8層及以上各層層高為 3.6m，室內(nèi)外高差為0.45m，房屋結(jié) 構(gòu)計算高度為 H=5.5+4.2x6+3.6x8+0.45=59.95m 。此高度小于 60m,滿足高規(guī)第 331條A級高度鋼筋混凝土高層建 筑的最大適用高度， 此結(jié)構(gòu)可采用框架結(jié)構(gòu)體系， 但經(jīng)計算， 其結(jié)構(gòu)位移及周期指標(biāo)不滿足高規(guī)的要求，需要采取增 加剪力墻的措施，由于建筑功能的限制，僅在建筑四角角部 布置了剪力墻，計算后發(fā)現(xiàn)，在規(guī)定水平力作用下，底層框 架部分所承

8、擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的 80%，意味著該結(jié)構(gòu)的剪力墻數(shù)量極少。（4）按高規(guī)第 8.1.3.4條的要求，該結(jié)構(gòu)應(yīng)按框架 剪力墻進行設(shè)計，抗震等級及軸壓比控制按框架結(jié)構(gòu)控制。（5）抗規(guī)第 613 條指出，鋼筋混凝土房屋抗 震等級的確定：當(dāng)設(shè)置少量抗震墻的框架結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的水 平力作用下，底層框架部分所承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu) 總地震傾覆力矩的 50時，其框架的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu) 確定，抗震墻的抗震等級可與其框架的抗震等級相同。（6）對抗規(guī) 的上述規(guī)定可以從以下幾個方面理解： 關(guān)于框架和抗震墻組成的結(jié)構(gòu)的抗震等級。設(shè)計中有三種情 況：其一，個別或少量框架，此時結(jié)構(gòu)屬于剪力墻結(jié)構(gòu)

9、體系 的范疇，其剪力墻的抗震等級，仍按剪力墻結(jié)構(gòu)確定；框架 的抗震等級可參照框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)的框架確定。 其二， 當(dāng)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)有足夠的抗震墻時， 其框架部分是次要抗側(cè)力 構(gòu)件，按本規(guī)范表 612 框架-抗震墻結(jié)構(gòu)確定抗震等級； 其三，墻體很少，在規(guī)定的水平力作用下，框架部分承受的 地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50，其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定。（7）抗規(guī)明確了底層框架部分所承擔(dān)的地震傾覆 力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的 50時仍屬于框架結(jié)構(gòu)范 疇。（8）按多道抗震防線的概念設(shè)計要求， 框架 -剪力墻結(jié) 構(gòu)，墻體是第一道防線，對于這種少墻框架結(jié)構(gòu)，剪力墻抗 震性能較差，剪力

10、墻受力過大，易過早破壞，當(dāng)剪力墻出現(xiàn) 裂縫而剛度退化后，引起框架和剪力墻之間的塑性內(nèi)力重分 布，使框架成為主要的抗側(cè)力構(gòu)件， 此時雖然整體剛度減小， 所吸收的地震能量也減少，但框架部分承擔(dān)的地震作用反而 有可能增大，故筆者認(rèn)為，這種少墻框架應(yīng)同抗規(guī)的規(guī) 定按框架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，讓框架部分成為抗震的第一道防 線。（9）雖然高規(guī)第 8.1.3.4 條規(guī)定“ , 框架部分的 抗震等級和軸壓比限值應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用。 , ”但 在模型計算時選用了框架結(jié)構(gòu)和框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)其計算結(jié) 果是不一樣的， 如前所述的內(nèi)力調(diào)整， 柱子的最小配筋率等， 為滿足“小震不壞，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，應(yīng)選用對結(jié)構(gòu)有利的結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計。3. 結(jié)語 框架中布置少量剪力墻的框架剪力墻結(jié)構(gòu)屬于一種特 殊的結(jié)構(gòu)體系，在設(shè)計中和使用中存在很多不確定的因素， 加之高規(guī)與抗規(guī)的不同，給我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了 很多的疑惑，又因為這種少墻框架結(jié)構(gòu)抗震性能差，所以在 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，當(dāng)一定要采用此種結(jié)構(gòu)體系時，一定 要認(rèn)真對待， 仔細(xì)分析， 按框