高层框架剪力墙结构住宅优化设计

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1、高层框架剪力墙结构住宅优化设计摘要：合理的框架剪力墙结构的设计，将直接影响到建筑物的安全使用与技术经济指标的高低。在结构设计初步阶段，剪力墙布置的合理性，不但可以减少大量重复工作，还可以达到预期经济目标。关键词：高层建筑；剪力墙；设计前言框架剪力墙结构体系是由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成。框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可为较接。框架剪力墙结构具有灵活组成使用空间的优点，比较容易满足建筑物的使用要求，因此在实际工程中得到广泛的应用。一、框架剪力墙结构体系的受力特点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，

2、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

3、，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，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是均匀、分散、对称、周边，均匀、分散原则是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

4、太远，楼面刚度要求大，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。因此，在工程设计中用剪力墙来加强这些薄弱端部，剪力墙的间距：现浇钢筋混凝土楼盖L/B=2〜4为宜；装配整体式钢筋混凝土楼盖L/B=2.5

5、〜3.0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。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

6、地地基、建筑物的高度、建筑体型、结构体系的质量、刚度分布、构件强度、延性等方面要全面综合考虑，例如图1中的平面，剪力墙偏于上方刚度明显不对称，偏心大抗扭转能力差，剪力墙集中而不分散，周边四角没有剪力墙，这种平面使结构的刚度中心与平面形心相差较远，抗水平力、抗扭转、抗地震能力差，在地震力作用下，使四角柱承受很大的地震力与扭转产生的效应，这样有可能某些构件提前退出工作，很难实现框架剪力墙结构多道防线抗震的最初目标。所以结构方案选型是结构概念设计中最重要的环节。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

7、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，《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)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0.2V0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X将改变，框架的最大剪力层转移，如果屈服顺序依次为剪力墙一框架梁f框架柱，则入值增大，框架的最

8、大剪力层下移；如果是框架梁先屈服，则入值降低，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