框架剪力墙结构设计优化探讨.doc

框架剪力墙结构设计优化探讨 广丙南宁尚源建筑设计咨询有限公司530000 【摘要】框架剪力墙结构，具有广泛的适用性和良好的抗震性能，因此被广泛 应用，尤其是在中高层建筑中。木文就框架剪力墙结构的受力特点，探讨框架剪 力墙结构的设计原则和只体的设计措施。 【关键词】框架；剪力墙；结构设计 框架剪力墙结构是由两个不同的系统结构所组成，即框架结构和剪力墙 结构。在框架剪力墙结构中，由于剪力墙的抗侧刚度比框架的抗侧刚度要大的多， 因此剪力墙成为了主要的抗侧构件，一般情况下，剪力墙承担了 80%左右的水平 地震和风荷载作用，剪力墙抗侧刚度的大小，直接决定了结构的安全性。框架剪 力墙结构，利用框架和剪力墙的协同作用，既有较好的抗侧力，同时也利用了框 架结构较大空间的优越性。正是由于有多种优点，因此在中高层建筑中得到了广 泛的应用。 一、框架剪力墙结构特点 1、框架剪力墙的抗侧力 框架剪力墙结构并不是单一的结构形式，而是由框架和剪力墙两个不同 的系统结构所组成的一种双重结构体系。在同一结构单元中，框架结构和剪力墙 结构，是通过水平面内刚度无限大的楼板连接在一起的。从框架剪力墙的抗侧力 来看，在不同的水平力作用下，框架结构所受到的作用力较大。如果是单一的框 架结构，在受到抗侧力时，会产生变形，形成类似于剪切形，并且各个框架的变 形结构也比较相像。而在单一的剪力墙结构中，如果受到水平作用力的影响，剪 力墙结构将会也同样会发生变形，并且会呈现弯曲形态，楼层越高，水平位移增 长越快。在框架剪力墙结构中，两者连接在一起，因此受到水平力作用时，两者 不能自由变形，而是通过协同作用，共同承担水平荷载，两者变形一致，发生的 位移相等。框架剪力墙结构中，在下部楼层，由于剪力墙发生的位移较小，其被 框架向前推，因此其承担了更多的剪力；而在上部楼层，剪力墙发生的位移较大， 其被框架向后拉，因此框架承担了更多的剪力。 2、椐架剪力墙的抗震性能 在建筑设计，尤其是高层建筑的结构设计中，一般都遵循“小震不坏、 中震可修、大震不倒”的原则进行，即在发生小震级地震时，建筑能够正常使用， 没有破坏其功能，在发生中级地震吋，建筑能够通过修理，而恢复正常使用，而 在发生大型地震吋，要保证建筑不倒塌。在单一的框架结构中，由于苏只能在自 身平面内抵抗侧向力，因此出于抗震考虑，其梁柱不可使用铰接，而必须采用刚 接，使梁端能传递弯矩。在单一的剪力墙结构中，其冇较大的承载力和刚度，因 此在抗震设计中，沿高度方向，剪力墙应连续布置，避免刚度突变。在框架剪力 墙结构中，当受到地震力作用时，往往是剪力墙的连梁首先屈服，进而降低剪力 墙的刚度，由剪力墙承扪的部分剪力将转移到桐架，如果框架具冇足够的承载力 和延性抵抗地震的作用，那么将能够充分发挥双重抗侧力结构的优势，避免在强 地震下遭到破坏。 二、框架剪力墙结构的设计优化原则 1、剪力墙应对称布置 在框架剪力墙结构的设计中，在满足建筑功能要求的基础上，对于结构 内的剪力墙应对称布置。由于剪力墙抗侧刚度大，对桐架剪力墙结构而言，剪力 墙承担了 80%左右的水平地震和风荷载作用，因此剪力墙的布置对于建筑整体平 面刚度具有重要影响。而通过将剪力墙对称布置，可促使水平力从剪力墙刚度的 合力点穿过，增加抵抗扭转的内力臂，从而能够减少水平力对建筑所造成的扭转 影响，否则要在框架剪力墙结构设计中，考虑扭转对建筑结构抗震性能所造成的 不利影响，这将会在设计中增加剪力墙的布置数量。 2、剪力墙应分散布置 对于框架剪力墙结构而言，剪力墙结构不能布置在建筑的中部区域，如 果集中在中部区域，虽然整体结构在两个主轴方向上的抗侧刚度符合要求，并且 刚度也较为接近，但这样的布置方式将会使建筑中部区域刚度过大，而外部区域 抗侧刚度过小，这会导致结构扭转刚度过小，容易产生扭转变形，结构不够稳定， 不能应用于高层建筑中，并且也要求建筑是规则的。而在框架剪力墙结构中，将 剪力墙分散布置，保证剪力墙片数，确保每片剪力墙刚度都不要过大，连续尺寸 不要太长，增加抗侧力构件数量，这样在建筑的使用过程中，不会因为单个剪力 墙的破坏而影响整体抗侧力，也不会使受力过于集中在单个剪力墙。 3、剪力墙应沿全高设置 框架剪力墙结构中，剪力墙应沿高度方向连续布置，避免中途截断，造 成刚度突变，从而保证抗震要求。在具体的布置上，剪力墙要落地，沿两个主轴 方向组合形成L形或T形，或形成封闭的简形，以提高结构刚度。并且在布置中， 要控制剪力墙的长度，因为过长的剪力墙在遭遇外力作用时，中央部分的钢筋尚 未达到屈服程度吋，墙顶部的钢筋就因变形程度过大，而拉断。一般情况下剪力 墙长度不宜超过8m,如果超过8m，则应该在结构中利用洞U，将剪力墙分割 成两部分，当建筑功能中不需要有洞口时，可使用轻质材料进行填充。 三、