1、剪力墙结构体系特点简介与设计探讨【摘要】本文以高层住宅为研究对象，讨论该结构的设计方法。结合住宅工程实例。对框架剪力墙结构的受力特点、布置原则、抗震措施作了详细介绍。 【关键词】高层住宅；框架；剪力墙；设计方法 近年来，人们生活水平不断提高，对居住环境的要求越来越高，高层住宅以其节省用地、使用合理等优点，越来越受到人们的青睐，本文就结合高层项目就框架剪力墙的设计进行总结归纳。 一、结构特点介绍 我们知道框架是由梁柱线性杆件组成的，框架的受力特点类似竖向悬臂剪切梁，其变形曲线为剪切形，在纯框架的结构中，所有框架的变形曲线都是类似的，所以，水平力按各框架的抗推刚度D 比例分配，剪力墙是竖向悬臂弯曲
2、结构，其变形曲线为弯曲形，在平面内有很大的抗弯曲刚度，在一般剪力墙结构中，所有抗侧力构件剪力墙的侧移曲线都是类似的，水平力在各片剪力墙之间按其等效刚度 EI 比例分配。 在同一结构单元中，二者是通过水平面内刚度无限大的楼板连接在一起的，以至于它们不能单独按各自的弯曲变形或剪切变形而自由变形，它们在同一楼层的位移必须相等，在不考虑扭转的情况下，由于框架与剪力墙共同工作，彼此相互作用，这样，在框架-剪力墙结构上部，剪力墙被框架向后拉，在框架-剪力墙结构下部，剪力墙被框架向前推，而框架的受力情况正好与此相反，沿竖向剪力墙与框架之间水平力的分配不是一个定值，它随着楼层的改变而改变，水平力在框架与剪力墙
3、之间既不按等效刚度 EI 分配，也不能按抗推刚度 D 分配，框架-剪力墙结构中，顶部剪力不为零，这是因为顶部剪力墙共同工作，相互之间必然产生荷载；框架的最大剪力值在结构中部，框架底部剪力为零，全部剪力均由剪力墙承担。 二、框架-剪力墙结构中剪力墙的布置 剪力墙的布置一般原则要求剪力墙片数不要太少，而且每片剪力墙刚度不要太大，连续尺寸不要太长，使抗侧力构件数量多一些，分散一些，每片剪力墙的弯曲刚度适中，在使用中不会因为个别墙的局部破坏而影响整体的抗侧力性能，也不会使个别墙的受力太集中，负担过重而引起过早的破坏，刚度过大的墙承担的内力也大，相应的基础处理难度增加，同时也考虑到剪力墙相距太远，楼面刚
4、度要求大，很难满足要求，周边的原则是考虑建筑物抵抗扭转能力，便于保证刚度中心与平面中心相吻合。 剪力墙布置在周边对称位置，增加抵抗扭转的内力臂，在不增加剪力墙面积的情况下，提高抗扭转能力，剪力墙布置的位置应设在平面形状变化处，即：角隅、端角、凹角，这些部位往往是应力集中处，设置剪力墙给予加强是很有必要的；高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井处等的楼面开洞严重地削弱楼板刚度，对保证框架与剪力墙协同工作极为不利。 剪力墙的间距：现浇钢筋混凝土楼盖 L/B=24 为宜；装配整体式钢筋混凝土楼盖 L/B=12.5 为宜，原则是建筑物愈高、抗震设防烈度愈高，间距取值愈小，剪力墙应沿建筑物全高设置，不得沿高度
5、有突变，剪力墙应落地，剪力墙并应在两个主轴方向组合部署成 L 形、T 形或形成封闭的筒，这样可以提高剪力墙自身的刚度，且一片剪力墙的长度不宜大于 8m，当超过时，应利用洞口分割成两片墙，功能上不需要洞时，洞口可用不同的材料或轻质材料填充，过长的剪力墙中央部分的钢筋尚未到达屈服阶段，墙端部的钢筋早因变形过大而断开破坏、工程具体情况、建筑物高度、地区设防烈度及参考上面方法取值。 三、框架-剪力墙结构方案的确定 1、框架-剪力墙结构方案选型 对于有抗震设防的框架-剪力墙结构，正确而合理的设计方案其首要任务必须满足抗震设防的要求，在场地地基、建筑体型、结构体系的质量、刚度分布、构件强度、延性等方面要慎
6、重考虑。 2、框架-剪力墙结构设计 框架-剪力墙结构具有较好的延性和耗能能力，是一种较为理想的抗震结构型式，对于框架-剪力墙结构，合理设计框架、剪力墙以及连梁，对框架剪力墙结构抗震能力是非常重要的，钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程考虑了框架-剪力墙结构中剪力墙开裂后刚度降低，使框架承受的水平荷载大于弹性分析结果，则规定框架承受水平剪力不小于 0.2V01，框架- 剪力墙结构进入弹塑性阶段后，剪力墙上部弯矩增大，下部弯矩减小，反弯点位置下移，剪力墙担负的剪力上、下部变化较大，中部变化较小，但是剪力墙设计控制内力变化不大，框架-剪力墙结构屈服以后，结构的刚度特征值 将改变，框架的最大剪力层转移
7、，如果屈服顺序依次为剪力墙框架梁框架柱，则 值增大，框架的最大剪力层下移；如果是框架梁先屈服，则 值降低，最大剪力层上移，框架-剪力墙结构抗震设计中，应尽可能设置抵抗地震的多道防线，一般情况下，剪力墙作为第一道防线首先屈服，将框架设计作为第二道防线。 因此，要充分认识到框架在剪力墙屈服后增加的荷载效应，让框架柱承担竖向荷载的构件有充分的安全储备，并且针对第二道防线，框架结构作抗震验算，总之，适当处理构件的强弱关系，使其形成多道抗震防线，是增强结构抗倒塌能力的重要措施。 四、合理分析计算结果 1、合理分析，正确简化计算程序要求的计算，如 TBSA 程序对剪力墙按薄壁柱考虑的分析是有条件的，即剪力
8、墙的总高度比截面最大尺寸要大得多，洞口上下基本对齐，上下层剪力墙截面不要突变，每片剪力墙不得多于 19 个墙段，实际工程中如果不符合这个要求，将影响计算结果的正确性 1 对于屋顶上部设置扩播电视电信的钢塔，用 TBSA 程序计算时，首先将钢塔转换成为等刚度、等质量的薄壁筒体与下面结构整体计算，然后，再按得到的内力另外进行钢塔的设计，框架-剪力墙结构中，剪力墙不落地时，形成框肢剪力墙结构，用 TBSA 程序分析，先将计算洞口划分为平面剪力墙或较简单的 L 形和 I 形剪力墙，转换层设托梁支承，用无柱连接点与上层剪力墙连接，当每片墙的支承柱数为 3 根或更多时，转换梁的刚度要取得很大的高度，这种简
9、化便于整体分析，但转换层和上下相邻层的内力和配筋运用另外的计算程序进行设计。 2、分析计算机输出结果是否正确，首先从周期、振型和地震力方面判断，非耦连计算地震作用，其第一周期会在常规范围内，框架- 剪力墙结构 T1=（0.08 0.12） NS（NS 为层数）；第二周期 T2=T1（1/51/3）；第三周期约为 T3=T1（1/71/5 ），如果相差太远应考虑调整结构截面尺寸和剪力墙的数量，使周期处于常规的范围内，正确的计算结果振型曲线多为连续光滑的，且第一振型没有零点，第二振型的零点在（0.70.8 ）H 高度上，第三振型的零点分别在（0.40.5）H 和（0.80.9 ）H 高度上，如果计
10、算结果有异样，应继续分析查找原因，正常情况，底部总剪力也应在合理范围内，7 度类场地底部剪力大约在总重量的 1.5%3%之间， 8 度类场地大约在总重量的 3%6% 之间视为正常。框架- 剪力墙结构的位移在一般情况下，弯曲型与剪切型之间基本上是反 S 型，接近于直接参考点的位移曲线，应上下渐变，不应出现大的突变，楼面水平位移保持直线状态，在同一结构，同一荷载下内力是平衡的（地震作用时，由于经过振型组合视为非同一荷载）内力平衡必须考虑全部内力，如节点力矩平衡，要考虑平面内、外的全部弯矩、扭矩，必须考虑单工况的内力，不考虑分项系数，否则内力是不平衡的，如果按这些要求，其内力不平衡时，应怀疑计算结果的正确性，继续分析找出原因。 以上是对高层住宅结构设计采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构的几个问题，简要阐明此结构体系的受力特征，该结构中剪力墙的布置原则以及设计中确定框架-剪力墙结构方案时，值得重视的一些问题，需在日常工作中加以重视，从而确保建筑物质量可靠。
