芻議高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)

1、<p>　　芻議高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)</p><p>　　摘 要：隨著我國(guó)人數(shù)的增長(zhǎng)，由于地面面積有限，我們只能把樓房建的越來(lái)越高，隨著建筑物的增高，建筑的體型也開(kāi)始變化多端，高層建筑的抗地震能力變得尤為重要。而框架—剪力墻結(jié)構(gòu)系正好可以解決這些問(wèn)題，它可以靈活的組成各種空間，最大限度地滿足建筑物的使用要求，最重要的是框架—剪力墻具有良好的抗地震能力，本文共從五點(diǎn)出發(fā)來(lái)分析框—剪的抗震

2、設(shè)計(jì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層；框架剪力墻；結(jié)構(gòu)；抗震 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　科學(xué)技術(shù)隨著時(shí)光的進(jìn)展在不斷進(jìn)步著，人們生活水平也隨之提高著，在這種情況下人們對(duì)自己的物質(zhì)條件開(kāi)始注重，其中主要表現(xiàn)在住房方面。

3、由于土地資源有限，我們只能把樓房建的越來(lái)越高。而框架—剪力墻結(jié)構(gòu)系以靈活的布置，最大限度對(duì)建筑物使用功能的滿足及良好的抗地震的能力，廣泛應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。本文從五方面來(lái)分析框架—剪力墻的抗震設(shè)計(jì)。 </p><p>　　1 高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的由來(lái) </p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)又稱框一剪結(jié)構(gòu)，它是在框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置布置一定數(shù)量的剪力墻而成，這種結(jié)構(gòu)體系既有框架結(jié)構(gòu)建筑

4、平面布置靈活，又有剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大具良好抗震能力的優(yōu)點(diǎn)。在豎向荷載作用下，框架、剪力墻各自承擔(dān)所在范圍內(nèi)的荷載。在水平荷載作用下，框架、剪力墻通過(guò)樓板約束變形協(xié)調(diào)，共同承擔(dān)水平荷載，剪力墻承擔(dān)了大部分水平地震作用?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)具有良好的抗地震能力。 </p><p>　　2 框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念 </p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)概念 </b>&

5、lt;/p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是框架和剪力墻共同承擔(dān)豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系，既在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向均應(yīng)布置剪力墻，剪力墻需均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部，剪力墻間距不宜過(guò)大。剪力墻的數(shù)量也不宜過(guò)少，要確保剪力墻承擔(dān)大部分水平地震荷載。 </p><p>　　2.2 框—剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì) </p>&

6、lt;p>　　2.2.1 多道設(shè)防的概念 </p><p>　　在框—剪結(jié)構(gòu)體系中，由于剪力墻剛度大，將承擔(dān)大部分水平地震荷載，框架則承擔(dān)少量水平地震荷載。剪力墻是第一道防線，在設(shè)防地震、罕遇地震作用下，先于框架結(jié)構(gòu)破壞?？蚣軇t作為第二道防線，承擔(dān)著因剪力墻開(kāi)裂、塑性內(nèi)力重分布而轉(zhuǎn)移到框架上的部分地震水平荷載。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制剪力墻的數(shù)量，確保抗震多道設(shè)防可以實(shí)施。 </p><p>

7、　　2.2.2 設(shè)計(jì)方法的確定 </p><p>　　在框—剪結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)總的地震傾覆力矩由剪力墻和框架共同承擔(dān)，結(jié)構(gòu)底層框架部分承擔(dān)的傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的比值不同，結(jié)構(gòu)的受力性能、設(shè)計(jì)要求等均不同。 </p><p>　　1當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%時(shí)，說(shuō)明剪力墻布置很多，結(jié)構(gòu)整體性能偏向剪力墻，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中框架部分按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)

8、的框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。 </p><p>　　2當(dāng)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10%但不大于50%時(shí)，說(shuō)明剪力墻布置適中，剪力墻承擔(dān)了大部分水平地震荷載。按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3當(dāng)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%但不大于80%時(shí)，說(shuō)明剪力墻布置偏少，框架承擔(dān)了大部分水平地震荷載。按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其最大適用高度

9、需比框—剪結(jié)構(gòu)降低，框架部分的抗震等級(jí)和軸壓比宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定設(shè)計(jì)。 </p><p>　　4當(dāng)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80%時(shí)，說(shuō)明剪力墻布置偏少，框架承擔(dān)了絕大部分水平地震荷載。結(jié)構(gòu)整體性能偏向框架，按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其最大適用高度需比框架結(jié)構(gòu)略高，框架部分的抗震等級(jí)和軸壓比按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定設(shè)計(jì)。此種情況抗震性能差，不主張采用。 </p><p>

10、　　2.2.3 框架剪力的調(diào)整 </p><p>　　框—剪結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，框架部分計(jì)算所得的剪力一般都較小。為了保證作為第二道抗震防線的框架具有一定的抗水平力能力，需對(duì)框架承擔(dān)的剪力予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 </p><p>　　2.3 地震變形、受力分析 </p><p>　　2.3.1 變形狀態(tài) </p><p>　　框架和剪力墻是兩種不

11、同的抗水平力結(jié)構(gòu)，單獨(dú)的剪力墻在水平地震作用下以彎曲變形為主，位移曲線呈彎曲型。單獨(dú)的框架在水平地震作用下以剪切變形為主，位移曲線呈剪切型。當(dāng)兩者處于同一結(jié)構(gòu)體系時(shí)，通過(guò)梁、樓板等水平構(gòu)件的連接，協(xié)同工作共同抵抗水平地震荷載?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)的變形曲線一般呈彎剪型，在結(jié)構(gòu)的下部，剪力墻的側(cè)移小于框架，剪力墻控制框架，變形呈彎曲型。在結(jié)構(gòu)的上部，框架的側(cè)移小于剪力墻，框架控制著剪力墻，變形呈剪切型。 </p><p&g

12、t;　　2.3.2 受力狀態(tài) </p><p>　　剪力：?jiǎn)为?dú)框架所承受的水平地震剪力底部大，上部小。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻在底部承擔(dān)了大部分地震剪力，向上迅速減小，到上部出現(xiàn)負(fù)剪力。框架底部承擔(dān)的地震剪力較小，向上增大且較均勻。在頂部與剪力墻頂部的剪力方向相反。 </p><p>　　彎矩：?jiǎn)为?dú)框架、剪力墻承擔(dān)的地震彎矩底部大，上部小。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻承擔(dān)的地震彎矩底部

13、大，向上迅速減小?？蚣艹袚?dān)的彎矩沿高度逐漸減小，但各層彎矩遞減的差距不大，在數(shù)值上趨于接近。. </p><p>　　3 剪力墻的布置原則 </p><p>　　剪力墻的布置主要采用以下原則：a剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過(guò)大。b平面形狀凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。c縱、橫剪力墻宜組成L型、T型等型式。d

14、單片剪力墻底部承擔(dān)的水平剪力不應(yīng)超過(guò)結(jié)構(gòu)底部總剪力的30%。e剪力墻宜貫通建筑物的全高，宜避免剛度突變；剪力墻開(kāi)洞時(shí)，洞口宜上下對(duì)齊。f樓梯間、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合布置。g剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。 </p><p>　　4 高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì) </p><p>　　1盡量采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案，對(duì)于不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案應(yīng)有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，不應(yīng)

15、采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。規(guī)則的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在平面和立面形狀簡(jiǎn)單，剪力墻等的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻，平面布置基本對(duì)稱。2結(jié)構(gòu)體系要求受力明確、傳力合理且傳力路線不間斷，并應(yīng)具有必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗地震能力的能力。結(jié)構(gòu)的抗震分析要符合結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的實(shí)際表現(xiàn)。3應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。4對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。同時(shí)防止在局部上加強(qiáng)而忽略整個(gè)結(jié)

16、構(gòu)各部位剛度、強(qiáng)度的協(xié)調(diào)。5要多道設(shè)防?？颉艚Y(jié)構(gòu)要求在適當(dāng)位置均勻布置足夠的剪力墻，確保剪力墻作為第一道抗震防線承擔(dān)大部分水平地震作用，確保結(jié)構(gòu)體系受力、變形情況符合框剪結(jié)構(gòu)的受理特征要求。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有意識(shí)地建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，需要考慮部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性變形后的內(nèi)力重分布，使各個(gè)分體系所承擔(dān)的地震作用的總合和大于不考慮塑性內(nèi)力重分布時(shí)的數(shù)值。6構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)控制截面尺

17、寸和受力鋼筋、箍筋的設(shè)置，防止剪切破壞先于彎曲破壞</p><p><b>　　5 細(xì)部設(shè)計(jì) </b></p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架、剪力墻結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一般框架、剪力墻的設(shè)計(jì)要求。 </p><p><b>　　5.1 框架設(shè)計(jì) </b></p><p>　　框架布置應(yīng)設(shè)計(jì)

18、成雙向梁柱抗側(cè)力體系，框架梁、柱中心線宜重合。在框架柱設(shè)計(jì)中，有目的地增大柱端彎矩設(shè)計(jì)值，體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)概念。有目的的提高柱子剪力的設(shè)計(jì)值，以滿足框架柱、框支柱“強(qiáng)剪弱彎”的要求。為了確保在地震作用下框架呈現(xiàn)梁塑性鉸延性機(jī)制，框架梁的設(shè)計(jì)要求做到“強(qiáng)剪弱彎”，即梁端的斜截面受剪承載力應(yīng)高于正截面受彎承載力。梁、柱截面應(yīng)進(jìn)行抗彎、抗剪計(jì)算及構(gòu)造設(shè)計(jì)。 </p><p>　　5.2 剪力墻設(shè)計(jì) </p&

19、gt;<p>　　剪力墻應(yīng)雙向、均勻、連續(xù)布置，并宜使結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向剛度接近。高寬比大于3的剪力墻容易設(shè)計(jì)成具有延性彎曲破壞的剪力墻，故當(dāng)剪力墻長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成高寬比大于3的墻段，分段宜均勻。為了保證剪力墻底部出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠的延性，需對(duì)可能出現(xiàn)塑性鉸的底部區(qū)域進(jìn)行“底部加強(qiáng)區(qū)”設(shè)計(jì)，提高底部抗剪能力及延性。剪力墻應(yīng)進(jìn)行平面內(nèi)的正截面受彎、斜截面受剪、偏心受壓或偏斜受拉等承載力計(jì)算計(jì)構(gòu)造設(shè)計(jì)。 <

20、;/p><p><b>　　6 總結(jié) </b></p><p>　　框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是抗震性能良好的結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計(jì)中，要均勻布置足夠數(shù)量的剪力墻，由剪力墻承擔(dān)大部分地震荷載，充分發(fā)揮剪力墻作為第一道防線具有抗側(cè)、抗扭剛度大，小震作用下變形小、延性好、承載力大、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)。要設(shè)計(jì)好框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，首先必須正確了解認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)特性，只有充分的理解其抗震特征，才能做好框—