框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題淺談

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1、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題淺談　　摘要：本文從框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力與變形特點出發(fā)，對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能、結(jié)構(gòu)布置原則及地震傾覆力矩比值進(jìn)行了探討。關(guān)鍵字：框架剪力墻抗震1.引言在框架結(jié)構(gòu)平面的適當(dāng)部位設(shè)置剪力墻，二者通過樓蓋協(xié)同工作，就形成了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在同一結(jié)構(gòu)單元中同時采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，共同承受豎向和水平荷載，起到了取長補短的作用，既能為建筑使用提供較大的平面空間，又具有較大的抗側(cè)力剛度。因而框剪結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于多種使用功能的高層建筑中。2.框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)分析2.1框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點框架剪

2、力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)所組成。這兩種結(jié)構(gòu)的受力特點和變形性質(zhì)是不同的。在水平力作用下，剪力墻是豎向懸臂彎曲結(jié)構(gòu)。其變形曲線呈彎曲型，樓層越高水平位移增長速度越快，頂點水平位移值與高度是四次方的關(guān)系。框架在水平力作用下，其變形曲線為剪切型，樓層越高水平位移增長越慢。7框剪結(jié)構(gòu)，既有框架，又有剪力墻，它們之間通過平面內(nèi)剛度無限大的樓板連接在一起，在水平力作用下，樓板使它們水平位移協(xié)調(diào)一致，不能各自自由變形，在不考慮扭轉(zhuǎn)影響的情況下，在同一樓層的水平位移必定相同。因此，框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形曲線呈反S形的

3、彎剪型位移曲線。2.2框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下，由于框架和剪力墻協(xié)同工作，在下部樓層，因為剪力墻位移小，它拉著框架變形，使剪力墻承擔(dān)了大部分剪力；上部樓層則相反，剪力墻的位移越來越大，而框架的變形反而小，所以，框架除負(fù)擔(dān)水平力作用下的那部分剪力以外，還要負(fù)擔(dān)拉回剪力墻變形的附加剪力，因此，在上部樓層即使水平力產(chǎn)生的樓層剪力很小，但框架中仍有相當(dāng)數(shù)值的剪力。框架與剪力墻之間的樓層剪力分配比例和框架各樓層剪力分布情況，隨著樓層所處高度不同而變化，與結(jié)構(gòu)剛度特征值直接相關(guān)。3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)抗震分析3.1框

4、架-剪力墻的抗震性能7框架-剪力墻結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)在減輕框架及非結(jié)構(gòu)部件的震害方面有明顯的優(yōu)越性，剪力墻可以控制層間位移，減低了對框架的延性要求，簡化了抗震措施。由于框架、剪力墻的共同作用，頂層高振型的鞭梢效應(yīng)可以大為減輕。同純框架結(jié)構(gòu)相比，加上剪力墻后結(jié)構(gòu)的耗能能力為同高度框架結(jié)構(gòu)的20倍左右，剪力墻還有在強震作用下裂而不倒和事后易于修復(fù)的優(yōu)點。3.2框架-剪力墻的抗震設(shè)計框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是具有多重防線的抗震結(jié)構(gòu)體系。在大震作用下，隨著剪力墻剛度的退化，框架起著保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及防止全部倒塌的作用（二道防線），此時框架并不需考慮過

5、大的地震作用（但亦需有一定的承載力儲備），因為已開裂的剪力墻仍有一定的耗能能力，同時結(jié)構(gòu)剛度的退化，也在一定程度上降低了地震作用。大震作用下剪力墻開裂，剛度退化同時也引起了框架與剪力墻之間的塑性內(nèi)力重分布，這需要對原有的內(nèi)力分析結(jié)果作一些調(diào)整，賦予框架一定的安全儲備，以實現(xiàn)多道設(shè)防的原則。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)會推遲框架塑性機制的形成，因此框架部分不需要嚴(yán)格按強柱弱梁的原則進(jìn)行設(shè)計。對梁柱節(jié)點的設(shè)計要求也可適當(dāng)放寬?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本思想是“強剪弱彎，強肢弱梁，可靠的樓蓋”。在抗震設(shè)計時應(yīng)做到以下幾點：（1）墻體受彎破壞

6、要先于受剪或其他形式的破壞，并且要把這種破壞限定在墻體中某個指定的部位。（2）聯(lián)肢剪力墻的連梁在墻肢最終破壞前應(yīng)具有足夠的變形能力。（3）7與剪力墻相連的樓蓋（及屋蓋）應(yīng)具有必要的承載力和剛度。4.框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)布置原則框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)布置除應(yīng)符合其各自的相關(guān)規(guī)定外，其框架和剪力墻的布置還應(yīng)滿足下列要求。（1）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向抗側(cè)力體系，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之問不宜采用鉸接?？拐鹪O(shè)計時，兩主軸方向均應(yīng)布置剪力墻。梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合，框架的梁與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。（2）框架-剪力墻

7、結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置一般按照“均勻、對稱、分散，周邊”的原則布置。剪力墻宜均勻?qū)ΨQ地布置在建筑物的周邊附近、樓電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位；在伸縮縫.沉降縫、防震縫兩側(cè)不宜同時設(shè)置剪力墻。平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。剪力墻布置時，如因建筑使用需要，縱向或橫向一個方向無法設(shè)置剪力墻時，該方向可采用壁式框架或支撐等抗側(cè)力構(gòu)件，但是，兩方向在水平力作用下的位移值應(yīng)接近。壁式框架的抗震等級應(yīng)按剪力墻的抗震等級考慮。剪力墻的布置宜分布均勻，單片墻的剛度宜接近，長度較長的剪力墻宜設(shè)置洞口和連梁形成雙肢墻或多

8、肢墻，單肢墻或多肢墻的墻肢長度不宜大于8m。每段剪力墻底部承擔(dān)水平力產(chǎn)生的剪力不宜超過結(jié)構(gòu)底部總剪力的30%。7縱向剪力墻宜布置在結(jié)構(gòu)單元的中間區(qū)段內(nèi)。房屋縱向長度較長時，不宜集中在兩端布置縱向剪力墻，否則在平面中適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置施工后澆帶以減少混凝上硬化過程中的收縮應(yīng)力影響，