1、剪力墻結構中剪力墻布置數(shù)量確定【摘要】本文第一分析了框架一剪力墻結構框架和剪力墻相互協(xié)同作用，進而對如 何合理的確定剪力墻數(shù)量進行分析，并討論了確定阻礙剪力墻數(shù)量的因素?！娟P鍵字】高層建筑、結構、框架一剪力墻、剪力墻數(shù)量一、引言框架和剪力墻共同承擔豎向荷載和側向力，就成為框架一一剪力墻結構，是 一種雙重抗側力結構。結構中剪力墻的剛度大，承擔大部分層剪力，框架承擔的 側向力相對較小；在罕遇地震作用下，剪力墻的連梁往往先屈服，使剪力墻的剛 度降低，由剪力墻抗擊的部分剪力轉移到框架。假如框架具有足夠的承載力和延 性抗擊地震作用，那么雙重抗側力的優(yōu)勢能夠得到充分發(fā)揮，幸免在罕遇地震作 用下嚴峻破壞甚至

2、倒塌?？蚣艚Y構將框架結構和剪力墻結構結合起來融為一體， 充分發(fā)揮框架結構體系和剪力墻結構體系的優(yōu)點，使整個結構的抗側剛度適當， 并能依照水平作用的大小提供足夠而只是多的承載力，因此，在高層的各種結構 體系中，框架一一剪力墻結構體系是一種經(jīng)濟有效的、應用范疇較為廣泛的結構 體系。二、研究狀況國外日本對框架一一剪力墻結構中剪力墻布置數(shù)量的研究較早。他們從多次 地震破壞的統(tǒng)計中，提出對每m2樓面面積上剪力墻的長度不得小于某一值得壁 率表示法所確定的長度，并認為每當m2樓面面積上剪力墻的平均長度為50150mm較為合適。日本后來又提出用平均壓應力一一墻截面面積表示法。我國關于框一剪結構中剪力墻合理剛度

3、的理論研究要緊有：王全風等首次提 出了框一剪結構中剪力墻剛度不是越大越好，而是有一個合適的剛度，后又研究 了框架柱變形、結構的扭轉變形以及剪力墻本身基礎轉動對剪力墻最優(yōu)剛度的阻 礙，獲得了可信的結論；張炳華等提出的優(yōu)化思想，即以剪力墻的有效剛度為變 量，以地震荷載為目標函數(shù)，以變形限制為約束條件，在滿足變形約束的條件下 地震荷載最小即可得出剪力墻的合理剛度。中山大學穆翠玲證明了同時滿足規(guī)范 承諾頂點側移和層間側移的最少抗震剪力墻剛度為最優(yōu)剪力墻量，相應的設計為 最優(yōu)設計。三、合理確定剪力墻數(shù)量1、確定剪力墻數(shù)量的依據(jù)在進行框架一一剪力墻體系的結構設計時，第一確定結構的柱網(wǎng)尺寸，然后 依照豎向荷

4、載及粗略估量的水平地震作用效應，確定框架梁、柱的截面，接著確 定剪力墻的數(shù)量。這是初步設計以及施工圖設計截斷點算前所必須做的工作。依照工程體會，剪力墻數(shù)量的確定一樣應符合下列原則，第一，為了能充分 發(fā)揮框架一一剪力墻體系的結構特性，剪力墻在結構底部所承擔的地震彎矩值應 許多于總地震彎矩值的50%，否則應按框架體系對待。第二，沿結構單元的倆個 主軸方向，多遇地震作用下按彈性方法運算的樓層層間最大位移與層高之比不應 大于1/8000，罕遇地震作用下按彈塑性方法運算的樓層層間最大位移與層高之比 應不大于1/1000，第三，結構的重力荷載效應和地震作用效應組合后，剪力墻邊 框柱的配筋不至于由拉力操縱，

5、也確實是說，剪力墻受拉區(qū)的邊柱，按拉力運算 的豎向鋼筋量，應該小于按受壓狀態(tài)運算出的鋼筋量。我國高層規(guī)程JGJ32002對框架一剪力墻結構中剪力墻的合理數(shù)量尚無 明確規(guī)定。依照我國差不多建成的框架一剪力墻結構進行了統(tǒng)計，得出房屋底層 剪力墻截面面積A、柱截面面積A與底層樓面面積A之間關系如下表所示。表1 底層結構剪力墻截面面積與樓面面積之比設計條件A + AA fA w-f7度、II類土3%5%1.5%2.5%8度、II類土4%6%2.5%3%注：1）抗震設防裂度場地情形有不同，可適當增減；2）高層建筑采納框剪結構時，宜取表中的上限值；3）表中數(shù)量為剪力墻縱橫2個方向的總量，3個方向的剪力墻數(shù)

6、量宜接近。在確定了剪力墻的面積和厚度之后，剪力墻的長度自然就明白了：L = A /h。剪力墻應具有延性寬高比大于2的墻體（細高的墻體），容易設計 成彎曲破壞的延性剪力墻，從而幸免脆性的剪切破壞。當墻的長度專門長時，為 了滿足每個墻段高寬比大于2的要求，能夠通過開設洞口將長墻分成長度較小， 且平均的聯(lián)墻肢或整體墻。由于開洞而形成的洞口連梁宜采納約束彎矩較小的連 梁（跨高比宜大予6）連接，使墻段本身近似認為分成了獨立墻段。另外，連梁 兩端所連接的剪力墻較長，剪力墻與連梁形成一個整體，剛度較大，所吸取的水 平地震力也較大，連梁作為剪力墻之間的傳力構件，就容易顯現(xiàn)剪切超限?，F(xiàn)在 可慮洞口開的大一些，以

7、減小連梁兩側的剪力墻長度，其受彎產(chǎn)生的裂縫寬度較 小，因此墻體的配筋能夠充分的發(fā)揮作用。因此墻段長度不宜大于8m。另外， 還應注意剪力墻的洞口布置宜盡量躲開平面外的彎矩作用在由于開洞而形成的 連梁上，這對連梁的受力極為不利。2、阻礙剪力墻數(shù)量的因素1）、結構布置剪力墻是框剪結構中的要緊抗側力構件，因此剪力墻的用量與框剪結構的平面布 置有關，一樣應按“分散、平均、周邊、對稱”的原則布置。分散即是剪力墻的 布置應考慮地震力分散作用于大致相等的多片剪力墻上，以免地震力集中造成要 緊剪力墻破壞，而其余剪力墻和框架因較弱而難以承擔。平均是指同方向的各片 剪力墻應比較平均地布置在建筑平面的各個區(qū)段，而不是

8、集中于某一區(qū)段內，每 道剪力墻承擔的水平力不宜超過總水平力的40%，以防止因樓蓋過大的水平變 形導致地震力在各框架間的不平均分配；對稱是指剪力墻盡量對稱布置以減弱地 震時結構的扭轉效應；周邊是指剪力墻應盡量沿結構周邊布置而提高結構整體抗 扭能力，因現(xiàn)在獲得結構抗力的最大水平力臂。2）、抗震設防烈度設防烈度每增高一度，地震阻礙系數(shù)最大值將加大一倍，看起來剪力墻的數(shù) 量也應增大一倍。然而，隨著剪力墻數(shù)量的增多，結構抗側剛度增大，房屋自震 周期減短，地震作用將進一步增大。因此，強度每增高一度，剪力墻所需要增 加的數(shù)量比一倍還多。3）、震中距地震研究結果說明，小震級近距離地震（近震），地面運動所含短周

9、期振波 的成分較多，加速度反映譜上的周期比較短，大震級遠距離地震（遠震），地面 運動所含長周期振波較多，加速度反映譜上的周期比較長。因此，在設防烈度 相同的情形下，高樓結構即使自震周期不變，遇近震時，地震阻礙系數(shù)小，水平 地震作用小，剪力墻所需要的數(shù)量少；遇遠震時，地震阻礙系數(shù)大，水平地震作 用大，剪力墻所需要的數(shù)量多，幅度也有所增長。4）、場地類別即使是同一次地震，當場地條件不同時，地面運動特性也有專門大的差別， 建筑物所受到的地震作用也就有大有小。一樣而言，薄覆蓋土層和堅硬場地土上 的高樓，地震反應小，厚覆蓋土層和脆弱場地土上的高樓，地震反應大，為使結 構的變形符合要求，剪力墻數(shù)量必須增加。參考文獻1JGJ 3-2002，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程2002姚立華.高層框剪結構優(yōu)化設計研究.建筑設計.2010(12)周馳，劉志民.框架一剪力墻結構在實際工程中的應用.工程建設與治理.2