探讨住宅框支剪力墙结构设计

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1、探讨住宅框支剪力墙结构设计　　摘要：相对于框架结构，剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理、墙面平整，所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构，剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。　　关键词：高层住宅框支；剪力墙结构设计；原则　　引言　　局部框支剪力墙结构虽然框支部分很少，但对框支部分还应该符合部分框支剪力墙结构的，同时又不完全符合。因此，为满足使用功能和结构抗震设计的要求，同时使剪力墙的布置和用量较为合理，

2、结构设计工作人员任重而道远。　　1.剪力墙的概念设计　　概念设计是高层建筑结构很重要的一个环节，所谓的概念设计即尽量从宏观上要把结构的受力构件布置的均匀对称，使受力方向作用到构件有利的一面，避免出现荷载应力集中及刚度偏差太大而发生楼座整体扭转的情况。剪力墙结构常规是指墙肢截面的高度与墙体厚度的比值大于8的结构。在布置剪力墙的时候，尽量布置成“T”形，“L”形，“十”形，“I”形等连续拐弯的墙体，避免出现刚度偏心和扭曲，严格避免设置“一”字形剪力墙，因为“一”字形剪力墙的稳定性及抗震性都很差。　　1.1洞口上下对齐，连梁不能过小；　　1.2角窗附近

3、不采用“一”字形及短肢剪力墙；　　1.3角窗对应的房间楼板加厚，钢筋双层双向通长布置；　　1.4角窗两侧的边缘构件沿楼座通高设置约束边缘构件等措施，总之，设置角窗需慎重对待。剪力墙结构中的连梁常规是作为高层结构中的耗能构件。剪力墙的破坏分为脆性破坏和延性破坏。脆性破坏是指剪力墙的墙肢抗剪能力不够而发生剪切破坏，剪力墙很快丧失承载力，甚至整个楼座突然垮塌。延性破坏一般分两种情况：一种是连梁不屈服，墙肢发生弯曲破坏，但吸收的地震能量较低，设计中应避免该情况出现；另一种情况是连梁屈服，梁端出现塑性铰，耗散大量的地震能量，同样通过塑性铰来传递弯矩和剪力，

4、这是一种理想的受力机制。因此，在结构设计中，必须十分注意连梁的延性要求。　　2.梁式转换层的结构设计分析　　2.1抗震等级的确定　　某工程转换层以下为框架―剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多种结构形式共存的复杂高层建筑，因而不能像单纯的框架结构或者剪力墙结构那样笼统地确定抗震等级，而应该严格按照现行规范的不同章节，有针对性地分别确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。该工程属“框支剪力墙”结构，地上高度79.4m，转换层设在三层楼面（属高位转换），7度抗震设防，其框支框架抗震等级为一级，加强部位剪力墙抗震等级为一级，非底部加强部位剪力墙

5、抗震等级为二级。　　2.2结构竖向布置　　高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变，然而带转换层的结构显然有悖于此，因此《高规》对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于高位转换，转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部，弱化上部，尽量避免出现薄弱层。可采用的方法有以下几种：　　2.2.1与建筑专业协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还通过与建筑专业协商，让两侧各

6、有一片剪力墙落地，并且北部还有一大片L型剪力墙也落地。这些措施大大增强了底部刚度。　　2.2.2加大底部剪力墙厚度，减小上部剪力墙厚度，转换层以下剪力墙厚度取为300～500mm，上部厚度取为200mm。　　2.2.3底部剪力墙尽量不开洞或开小洞，以免刚度削弱太多。　　2.2.4提高底部柱、墙混凝土强度等级，采用C55混凝土。　　2.3结构平面布局　　工程转换层下部为框架-剪力墙结构，体形复杂，不规则；转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置经过多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，

7、其余部位剪力墙布置分散、均匀，且尽量沿周边布置，以增强整体抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.81，各楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值的比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。　　3.结构设计中的计算和分析　　3.1转换体系的选取与计算　　框支转换层楼板在地震中受力变形较大，其在整体电算中的模型选择很关键。由于工程转换梁上部层数多，地震时楼板将传递相当大的地震力，其在平面内的变形是不可忽略的。因此采用弹性板或弹性膜的计算模型较为适宜。由于

8、弹性板的平面外刚度在整体计算中已被计入，相当于考虑了板对梁的卸荷作用，会使梁的设计偏于不安全。在进行整体结构分析时，将转换层楼板用弹性膜