框架—剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓設(shè)計問題分析

何鵬程

摘 要：現(xiàn)代的高層辦公樓的建設(shè)要求正不斷提高，凸顯出集約化、環(huán)?；陌l(fā)展政策。在高層辦公樓的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對設(shè)計手法進行改善，對設(shè)計理念進行創(chuàng)新，從而更好的實現(xiàn)辦公樓框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計。該文對辦公樓框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個主要問題進行探討，希望對設(shè)計者有一定的參考。

關(guān)鍵詞：框架-剪力墻結(jié)構(gòu) 辦公樓設(shè)計 剪力墻數(shù)量

中圖分類號：TU24 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0109-02

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是由鋼筋混凝土框架與剪力墻兩個部分組成的結(jié)構(gòu)體系。一般框架的梁柱為剛接，框架與剪力墻可為剛接、鉸接均可，這種結(jié)構(gòu)具有靈活組合，擴大空間的使用的優(yōu)勢，能夠滿足建筑空間與使用的需求，并且整體結(jié)構(gòu)性能好，抗風、抗震性能好，在高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用。

1 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點

在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架與剪力墻分別承受了豎向與水平的荷載，兩個組成部分合理受力，能夠?qū)λ酵夂奢d起到效的抵抗作用，是比較理想的高層建筑體系。

框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)由于屬于不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，因此具有不同的受力特點。在水平力的作用下，框架是剪切型變形，隨著樓層的增高水平位移的增長會減慢，而剪力墻是彎曲型變形，并且隨著樓層的增高水平位移增長會加快，因此在實際應(yīng)用的過程中框架和剪力墻的布置顯得特別重要。

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是通過樓板連接在一起的，樓板的平面內(nèi)剛度無限大，它們在水平力作用下的水平位移一致，會出現(xiàn)共同的變形曲線。在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架受的剪力，下部為零，中部或上部較大，頂部不為零。在低樓層中，剪力墻位移小，帶動框架按彎曲變形，這時剪力墻主要承受了水平力，而在高樓層中，剪力墻位移大，框架帶動剪力墻變形，框架需要承受外部的水平力，還承擔把剪力墻拉回來的水平力，剪力墻給框架一個附加水平力而受到負剪力?？蚣芘c剪力墻之間的這種協(xié)同工作是非常有利的，使框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移大大減小，且使框架和剪力墻中內(nèi)力分布更趨合理。

2 框架-剪力墻數(shù)量問題

對于框架-剪力墻的數(shù)量問題一直是困擾和討論的重點。在日本的相關(guān)研究中證實，框架-剪力墻的數(shù)量越多，那么抗震性能就越好，受到地震的危害就越小。因此在進行高層辦公樓框架-剪力墻設(shè)計的數(shù)量確定上，通常是盡量多的設(shè)計框架-剪力墻數(shù)量，這樣，能夠使得整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度增大，更好的抵抗水平作用力。然而，對于框架-剪力墻的數(shù)量設(shè)置也不能超過必要的限度，大量使用框架-剪力墻會造成材料的使用量大，墻體不能充分利用，從經(jīng)濟適用上是比較浪費的。而且雖然更多的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，但是剛度過大會造成自振周期減小，自重增大，對于抗震不利，基礎(chǔ)設(shè)計是比較困難的。

在進行框架-剪力墻數(shù)量的確定之前，需要對結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸進行確定，而后依據(jù)豎向荷載和粗略估計的水平地震作用力，確定框架梁柱的截面尺寸，最后計算出剪力墻的數(shù)量。

依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第8.1.3的規(guī)定，剪力墻承受的地震傾覆力矩不應(yīng)少于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%的情況下，才能按照框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。也就是說，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在這一前提下才能夠進行構(gòu)建的，并且能夠發(fā)揮出其自身的特性。在剪力墻承受的地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%的情況下，力墻的數(shù)量偏少，應(yīng)適當增加剪力墻的數(shù)量。

當前，我國相關(guān)規(guī)定對剪力墻的合理數(shù)量并沒有明確的給出規(guī)定，在數(shù)量的確定時，通常是依照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）中3.7.3規(guī)定的結(jié)構(gòu)的層間位移角不超過限值來確定剪力墻的數(shù)量的。

有研究對已經(jīng)建成的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進行統(tǒng)計，得出房屋底層剪力墻截面面積、柱截面面積和底層樓面面積之間的關(guān)系如表1所示。這些關(guān)系能夠計算出剪力墻的面積與厚度，從而能夠?qū)袅Φ拈L度進行推算。

3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓的設(shè)計方法問題

3.1 了解結(jié)構(gòu)特點

在進行框架-剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓的設(shè)計前，需要對相關(guān)的結(jié)構(gòu)特點進行充分的認識和了解。首先，對于框架、剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點等基礎(chǔ)知識非常熟悉，并且對相關(guān)的建筑規(guī)范能夠了解和靈活的應(yīng)用。例如，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)它作為建筑中的平面構(gòu)件，承受水平作用力，同時還會承擔豎向符合，在剪力、彎矩的復(fù)雜狀態(tài)下進行工作，在承受水平的作用力時類似在底部鉗入了懸臂深梁，平面外的承受力是非常小的。

由此，可見，在進行框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，必須要滿足規(guī)定的強度條件，并且通過概念的設(shè)計，對基本的構(gòu)造措施進行設(shè)計，來控制結(jié)構(gòu)中較為薄弱環(huán)節(jié)的變形能力。而如果對一般的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是非常了解的，能夠通過剪力墻的整體系數(shù)來對剪力墻所屬的類別進行區(qū)分，那么就能夠根據(jù)剪力墻的不同類別的受力性能來對相關(guān)的構(gòu)造措施進行設(shè)計。

在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中中，外縱墻是壁式框架，山墻是小開口墻或整體墻，而內(nèi)橫墻和內(nèi)縱墻是聯(lián)肢墻或小開口墻，針對性不同的結(jié)構(gòu)的受力特性和破壞形態(tài)來對不同剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，同時采取不同的、有針對性的構(gòu)造措施。

3.2 考慮結(jié)構(gòu)布置

在對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置上影響各個方向都均勻設(shè)置，這樣能夠是的不同的斷面受力也是均勻的，并且結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心盡量接近，這樣能夠減少地震作用力上建筑物發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在如果辦公樓空間形狀長度較長時，需要在長度的兩端來設(shè)置縱向的剪力墻，并且電梯、樓梯井部位的抗側(cè)力核心區(qū)墻體及樓面梁板剛度應(yīng)當保證。在辦公樓的房間四角需要采用“L”形墻，內(nèi)墻用用“T”“+”型墻，盡量避免出現(xiàn)“一”字墻。在平面結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)中的布置應(yīng)當滿足相關(guān)的規(guī)范，豎向斷面的尺寸的改小、混凝土強度的降低不能同時進行，在進行布置的時候要將兩者錯開，防止1～2層樓的應(yīng)力突變過大。

在結(jié)構(gòu)布置的總體設(shè)計總需要對多道的抗震防線進行考慮，遵循“小震不壞、設(shè)防震烈度可修、大震不倒”的原則，然后針對局部的強度變形進行計算與驗算，通過結(jié)構(gòu)布置的相關(guān)措施來提高框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的變形能力。

3.3 提高結(jié)構(gòu)延性

結(jié)構(gòu)的延性指的是在承受力沒有顯著下降的情況下，結(jié)構(gòu)所承受的變形能力。結(jié)構(gòu)的延性能夠很好的反應(yīng)出變形能力和抗震性能，結(jié)構(gòu)的延性好，那么結(jié)構(gòu)的變形能力和抗震性能就越好。所以在進行辦公樓框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計時于需要對重點和關(guān)鍵部位的構(gòu)建進行延性的提高措施。比如在實際設(shè)計中，平面位置上要注意辦公樓附近轉(zhuǎn)角和復(fù)雜平面相交處的構(gòu)件的延性，豎向位置上注意可能會出現(xiàn)塑形變形的薄弱樓層的桿件延性，重點應(yīng)強化底層桿件延性。對于框支剪力墻結(jié)構(gòu)，著重強調(diào)的是底層框架結(jié)構(gòu)部位的延性，使得剛度突變部位的桿件延性增強。

4 結(jié)語

該文對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點進行了分析，著重對剪力墻數(shù)量問題以及相關(guān)的設(shè)計問題進行了探討。在對框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，需要對剪力墻的數(shù)量進行合理的確定，通過正確的設(shè)計方法有利于使斷面受力均勻，加強結(jié)構(gòu)延伸性。

參考文獻

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