淺析民用建筑框架剪力墻結構設計

1、    淺析民用建筑框架剪力墻結構設計    劉軍摘要：隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展和城市化建設進程的加快，尤其是高層建筑的與日俱增和社會對抗震要求的逐漸重視，框架剪力墻結構在民用建筑中已經得到了越來越廣泛的應用。本文針對民用建筑的框架剪力墻結構設計進行了淺要的分析。關鍵詞: 民用建筑；框架剪力墻；結構設計一、引言:隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展和城市化建設進程的加快，尤其是高層建筑的與日俱增和社會對抗震要求的逐漸重視，框架剪力墻結構在民用建筑中已經得到了越來越廣泛的應用。與框架結構相比，框架剪力墻結構中和了框架與剪力墻結構的優(yōu)點，適用建筑的高度更大，使用舒適

2、度更高，不僅增加了建筑面積，而且抗震性能也更好。本文針對民用建筑的框架剪力墻結構設計原則進行了淺要的分析。二、民用建筑的剪力墻結構設計1、合理的結構布置所有民用建筑的結構布置都應盡可能遵循簡單、規(guī)則的原則，保證結構的質心與剛心相一致。而對于框剪結構來說，剪力墻合理數(shù)量的意義是確定最小限度剪力墻的剛度，使框剪結構的頂點位移恰能滿足規(guī)范規(guī)定的限值。例如：在底部框架剪力墻結構中，剪力墻屬于低矮墻，且其抗剪剛度相對較大，所以如果平面形式復雜、布置的墻肢較長，就很容易出現(xiàn)受力過于集中、局部剛度過大的現(xiàn)象，甚至往往出現(xiàn)只布置極少的剪力墻就能滿足上下層的抗側剛度比限值的假象。所以剪力墻宜均勻布置在建筑物的周

3、邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大，結構兩主軸方向均應布置剪力墻。滿足抗震設計時，剪力墻的布置宜使結構各主軸方向的側向剛度接近的規(guī)范要求。2、建筑高度和層數(shù)要求根據(jù)資料和研究證明，框架剪力墻房屋的震害將隨著樓層數(shù)量的增加而加劇，所以規(guī)范對框剪結構的建筑高度和層數(shù)的限值有著嚴格的要求。其中的建筑高度是指室外地面到檐口或主要屋面板板頂?shù)母叨?，而半地下室則從室內算起。對于帶閣樓的坡屋面則應算到山間墻的一半高度處。結構計算時，當?shù)叵率医Y構能承受上部結構屈服超強及地下室本身的地震作用，且地下室結構的側向剛度與上部結構側向剛度之比不小于2時，結構計算嵌固端可認為是地下

4、室頂板。否則，向下一層考慮，直至下部側向剛度與上部結構側向剛度之比不小于2。3、抗震要求根據(jù)歷次地震的記錄，之所以底層框架剪力墻結構會發(fā)生嚴重破壞，究其原因就在于上部層間剛度與底層層間剛度比過于懸殊。而當?shù)卣鹱饔眉械降讓訒r，則因為較上部結構小得多的底層側移剛度很容易造成非常突出且明顯的底層彈塑性變形集中的現(xiàn)象。所以控制底層與上部側移剛度比以及全落地剪力墻比率是非常必要的。對于不同的抗震設防烈度，抗震構造要求也有一定的區(qū)別。也可通過適當增加剪力墻數(shù)量，以滿足剪力墻地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%的要求，降低框架柱的抗震等級，但框架柱所承擔的地震傾覆力矩比率不小于20%。4、底層框架柱

5、網的設置從結構經濟性及其抗震性能來看，底層框架剪力墻結構是一種比較不合理的結構形式，然而由于當前我國許多民用建筑的使用功能需求，導致在高層旅館、辦公樓、商住樓設計時選擇這一結構形式反而成為了最優(yōu)方案。當上部為剪力墻結構，底層為剪力墻部分落地的框剪結構形式時，框架梁柱軸線中心對齊，且該底部框架結構的柱網間距不宜過大，一般要求控制在七、八米左右，并且框架梁上的懸墻數(shù)目也不應超過一道。從使用功能上來看，通常底框結構的民用建筑大都為商住樓，而該跨度對應的上部可分割為兩開間，無論上部為辦公樓還是住宅樓，上述跨度所對應的上部開間尺寸均足以滿足非承重砌體結構所能實現(xiàn)的功能，從而可以避免轉換大梁為次梁的情況發(fā)

6、生。與此同時考慮到底部框架梁的橫斷面高度取值一般應控制在梁跨的1/51/8，梁截面宜取同一截面，不同大小跨度通過配筋來調整，適當增加板厚，以給上部結構提供一個堅實的底盤。5、過渡層或轉換層的設計對于存在過渡層或轉換層的框剪結構，其過渡層的剪力墻墻體承受地震的傾覆力矩和剪力最大，受力也最為不利。除此之外，由于在豎向均勻荷載的作用下，過渡層的剪力墻墻體處于拉剪或壓剪的應力狀態(tài)，而一旦有水平荷載作用時，過渡層的剪力墻墻體與普通的落地墻體相比，其水平承載力和抗裂性能都相應降低。具試驗表明，在豎向和反復水平荷載的作用下，過渡層的剪力墻墻體的水平承載力大約會降低兩到三成。而如果按落地墻體的方法來驗算其水平

7、承載力，當其托梁高跨比或豎向荷載較小時，就將會過高地估計過渡層剪力墻的抗震承載力，從而造成結構抗震的可靠性降低。因此過渡層應在每開間設置圈梁和構造柱，以形成弱框架體系，從而增強過渡層傳遞地震剪力的能力，并大大增加其延性和耗能能力。6、連梁設計框剪結構中僅有少量連梁，也是一種耗能構件，因此它的剪切破壞將對抗震產生一定的不利影響，并會使結構的延性降低。按彈性理論抗震力作用下連梁兩端彎矩過大，在建筑限制連梁高度時，連梁截面無法承擔計算出的內力。連梁與剪力墻連接部位剛度突變，應力集中兩端很容易出現(xiàn)塑性鉸。在設計過程中建議通過兩次建模計算，來充分考慮塑性鉸出現(xiàn)后結構內力重分布的影響。切忌人為加大連梁的縱

8、筋，錯誤的認為這樣可以滿足其端部彎矩計算的要求，也不能單純地認為加大箍筋就一定能保證其強剪弱彎的要求。因為當連梁不能滿足其截面控制條件時，一味盲目地增加箍筋必然會導致連梁在其箍筋還未充分發(fā)揮作用時就發(fā)生剪切破壞。連梁截面的抗剪計算中，對于那些跨高比大于2.5的連梁，還應注意將其剪力設計值乘以相應的增大系數(shù)。三、結語只有合理的結構布置方案才能保證建筑結構的經濟性和安全性，因此設計人員應當通過遵循規(guī)范的設計要求以及甲方的建筑使用功能需要，來選擇合理的結構布置方案。在框剪結構設計中，剪力墻布置和調整過程就是一個逐步優(yōu)化的過程，直到框剪結構的頂點位移恰能滿足規(guī)范規(guī)定的限值，才能使建筑材料發(fā)揮最大的效能。提高概念設計能力是國家對結構設計人員提出的今后發(fā)展方向。參考文獻：1 蘇紹堅. 住宅樓剪力墻結構設計分析j核工程研究與設計，2007(01).2 杜艷玲.張大海. 淺談房屋剪力墻結構設計j黑龍江科技信息，2010(04)3 劉秋燕. 剪力墻結構與概念設計j建筑設計管理，2010(03).4