框剪結(jié)構(gòu)二道防線的設(shè)計(jì)

高新華??

【摘要】作者從理論入手，對(duì)框架——剪力墻結(jié)構(gòu)二道防線問題作了較為詳盡的分析，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員理順了思路，找到了問題的關(guān)鍵部分，并提出了相應(yīng)的解決方法。

【關(guān)鍵詞】框架剪力墻結(jié)構(gòu)；二道防線；剪力調(diào)整；結(jié)構(gòu)底部；總剪力

The design of two lines of defense for frame shear structure

Gao xin-hua

（Weifang highway bridge engineering development centerWeifangShandong261041）

【Abstract】The author starting from the theory of frame shear wall structure of the two line of defense for a more detailed analysis， straighten out the idea for the design staff， find the key part of the problem， and put forward the corresponding solutions.

【Key words】Frame shear wall；Structure two lines of defense shear adjustment；Structure bottom shear force

1. 框架剪力墻二道防線的涵義。

（1）作為抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)該盡量將結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)設(shè)計(jì)的高一些，例如可通過設(shè)置多道抗震防線等方式，使結(jié)構(gòu)體系具備最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識(shí)地建立起一系列在大震作用下有效分布的屈服區(qū)，這樣，結(jié)構(gòu)就能夠吸收和耗散大量的地震能量，不至于倒塌，即使一旦破壞也易于修復(fù)。

（2）對(duì)于純框架結(jié)構(gòu)來說，一般房屋內(nèi)部空間較大，柱距較大，自重輕，建筑功能布置起來較靈活，但無論地震作用來自哪個(gè)方向，其抗側(cè)力構(gòu)件都只有框架柱，整體剛度較小，相對(duì)贅余度也較小。在罕遇地震來臨時(shí)，一旦框架這道防線遭到破壞，結(jié)構(gòu)將喪失全部承載力而致倒塌。所以框架結(jié)構(gòu)通常只用于層數(shù)較低的建筑物。

（3）對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu)來說，墻肢較長(zhǎng)，墻體較多，相對(duì)側(cè)向剛度大，空間整體性好，贅余度大，抗震性能較好。但因墻體多而長(zhǎng)，所以內(nèi)部空間布置不夠靈活。一般比較適合于住宅、公寓等居住性建筑。

（4）而框架-抗震墻結(jié)構(gòu)及框剪結(jié)構(gòu)則在一定程度上克服了純框架和純抗震墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，發(fā)揮了各自的長(zhǎng)處，剛度較大，自重較輕，平面布置較靈活，結(jié)構(gòu)變形亦較均勻。因此，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)在辦公樓、旅館等公共建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

（5）框剪結(jié)構(gòu)采用的是兩重抗側(cè)力體系：在強(qiáng)烈地震襲擊下，由于剪力墻（筒體）的抗側(cè)剛度比較大，可以分擔(dān)大部分的地震力，所以較容易首先開裂或者破壞，作為第一道防線。這第一道防線遭到屈服破壞后，框架部分作為第二道防線立刻承擔(dān)起抵擋住后續(xù)的地震動(dòng)沖擊的能力，保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。

2. 關(guān)于框剪結(jié)構(gòu)中框架剪力調(diào)整的問題

（1）大震作用下，框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻破壞后，引起塑性內(nèi)力重分布，框架將承受第一道防線剛度退化之后轉(zhuǎn)移出來的內(nèi)力，故此時(shí)框架承受的剪力會(huì)比多遇地震下只按彈性分析設(shè)計(jì)出來的內(nèi)力增大，因而框架必須具備足夠的強(qiáng)度和剛度才能承擔(dān)起第二道防線的任務(wù)，這就需要對(duì)框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的剪力予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以提高框架的設(shè)計(jì)內(nèi)力，從而實(shí)現(xiàn)它第二道防線的功能。

（2）當(dāng)然，如果各層框架柱的地震總剪力均大于其結(jié)構(gòu)底層總剪力（包括剪力墻和框架柱）的20%，一般認(rèn)為此種情況的框架能夠勝任作為第二道防線的任務(wù)，不需要調(diào)整內(nèi)力。

（3）但如果不滿足此條件，則需要對(duì)框架柱的總剪力Vf進(jìn)行調(diào)整，以保證框架能夠承擔(dān)起由墻轉(zhuǎn)移出來的地震作用，發(fā)揮第二道防線的功能。此種情況下的框架柱總剪力Vf按下式調(diào)整：

Vf≥min（0.2VO，1.5Vf，max） （公式1）

即調(diào)整后的各層框架總剪力Vf取0.2 VO和1.5 Vf，max二者的較小值。

式中：VO——對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)構(gòu)底層總剪力（若框架柱數(shù)量從下至上分段按規(guī)律變化，則應(yīng)取每段的對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)構(gòu)底層總剪力）。

Vf，max——對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值（若框架柱數(shù)量從下至上分段按規(guī)律變化，則可取每段中的對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值）。

（4）框架總剪力調(diào)整后，應(yīng)按相應(yīng)比例調(diào)整每根柱及與之相連的框架梁的剪力及端部彎矩標(biāo)準(zhǔn)值（框架柱的軸力可不予調(diào)整）。

（5）當(dāng)然，對(duì)于僅設(shè)置少量框架柱的剪力墻結(jié)構(gòu)（框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%），此時(shí)的框架部分可以不考慮二道防線的作用，無須進(jìn)行剪力調(diào)整。

3. 結(jié)語

實(shí)際工程中，應(yīng)對(duì)剛度、剪力等力學(xué)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果認(rèn)真分析，與其他專業(yè)協(xié)同合作，盡量合理地布置框架和剪力墻，切不應(yīng)不顧概念設(shè)計(jì)隨意布置，導(dǎo)致將框架設(shè)計(jì)的過于薄弱。因?yàn)槿绻蚣鼙旧砑袅^弱，按規(guī)范規(guī)定經(jīng)過剪力調(diào)整后，梁、柱的內(nèi)力可能會(huì)增大許多，有可能導(dǎo)致梁柱嚴(yán)重超筋，甚至設(shè)計(jì)無法進(jìn)行的情況。所以應(yīng)該以充足的理論依據(jù)做指導(dǎo)，加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用，這樣才能夠理清設(shè)計(jì)思路，合理解決具體問題。

參考文獻(xiàn)

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[3]建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見及疑難問題解析——中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版 徐建主編.

[文章編號(hào)]1619-2737（2017）03-27-603

[作者簡(jiǎn)介] 高新華，男，2010年7月畢業(yè)于南開大學(xué)EMBA專業(yè)，學(xué)歷：工商碩士，職稱：高級(jí)工程師。