高层建筑框架-剪力墙结构设计的探讨.pdf

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1、２０１６年第２期（总第１７９期）江西建材建筑与规划设计高层建筑框架—剪力墙结构设计的探讨■夏先清■上海之景市政建设规划设计有限公司，上海２０１５０８摘要：高层建筑中的框架－剪力墙结构体系，兼顾框架和剪力墙两种结构体系的受力特点，协同工作，整体性好，刚度大，侧面变形小，抗震性能好，易于满足国家规范限定值的要求，从而得到广泛的应用。本文通过实际工程，简单介绍了项目的结构体系和整体设计指标，把框架－剪力墙结构在设计过程中容易出现的问题以及模型计算中解决问题的方法做了总结。关键词：高层建筑框架—剪力墙结构结构体系模型计算１工程概况本工程为嘉定新城区东云街４－２地块商办楼，建筑面积１７２８２"。其中

2、地下室面积３７６６"，总高度５９９ｍ．地下室二层（车库及设备层和人防工程）。由主楼和裙房组成，中间不设缝。地上主楼１５层（不包括机房层），框架－剪力墙结构，四层及以上均为办公用房；裙房三层，框架结构，均为商业。本工程设计使用年限５０年，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为７度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为０１０ｇ，场地类别为ＩＶ类，抗震设防分类为标准设防类（丙类），框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。地基基础设计时，根据地质报告建议，本工程基础采用桩筏基础，选用预应力高强混凝土管桩，主楼和裙房下管径分别为６００和５００。主楼下筏板厚为１３ｍ，裙房下为０８ｍ，主楼基

3、础与裙房基础采用４５度过渡，并在主楼与裙房交接处设置后浇带。２框架－剪力墙结构的受力特点（１）框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构三种结构体系受力特点比较：框架结构是所有墙体均不能承重，为填充墙。梁柱是结构的主要受力构件，建筑物对横向受力的抵抗力不足，尤其是遇到地震时，楼层间甚至出现移动。水平荷载作用下，框架的变形曲线以剪切变形为主；剪力墙结构是竖向悬臂梁，在水平荷载作用下以弯曲变形为主，剪力墙是利用钢筋混凝土墙体作为主要受力结构，墙体抗震、抗侧刚度大，结构整体性好，能有效抵抗水平力作用；框架－剪力墙结构结合了框架和剪力墙两种结构体系优点，使建筑平面布置更加合理、优化，受力也比较均匀，能

4、有效抗震，对结构的安全性有大大的提高。（２）高层建筑采用框架－剪力墙结构体系，竖向荷载由框架和剪力墙共同承担，水平荷载则主要由剪力墙承担。两者协同工作，规避了两者的缺点，扬长避短，使建筑功能要求和结构设计能够协调统一。框架－剪力墙结构在实际工程中的应用广泛，剪力墙数量和布置原则应和边框梁。抗震设计时，一、二级剪力墙的底部加强部位的厚度不应小满足承载力要求，使结构有足够抗侧刚度，以满足层间位移限值，设置于２００ｍｍ，且不小于层高的１／１６，其它情况不应小于１６０ｍｍ，且不应小剪力墙的位置可根据实际工程的建筑平面灵活布置。于层高的１／２０。边框梁的宽度宜与墙同厚，高度可取墙厚的２倍。在３模型计

5、算的优化实际工程中，合理确定剪力墙的厚度，对墙体稳定性有很大的影响。（１）结构平面布置。本工程结构平面布置较为简单，呈矩形分布，（３）结构竖向布置。本工程裙房商业入口楼板大开洞，框架柱有主要柱网见平面图１～３图。但平面、立面有收进，裙房商业入口处楼抽柱，造成部分竖向构件不连续，对洞口四周的梁、板、柱均采取了加强板有大开洞和抽柱，造成部分竖向构件不连续。措施。由于楼板开洞面积大于平面该方向总宽度·３０％，计算时设为｀（２）剪力墙的布置。本工程结构初步设计时，剪力墙均布置在楼、弹性楼板，增加周边楼板厚度和配筋，梁、柱箍筋全长加密，主筋也构造电梯间四周，处于标准层的中部，稍微有点偏置。虽然各项指

6、标都满足加强。规范的要求，但扭转效应较大。框架部分柱的尺寸偏大，且很多细节未为使结构的竖向刚度均匀变化，框架柱裙房部分柱截面均为做考虑。施工图阶段，对计算模型采取优化，经过多次试算，由于南、北６００Ｘ６００；主楼柱截面５层及以下为８００Ｘ８００，６～９层为７００Ｘ７００，１０层建筑立面外观的要求，因此在东、西向两处对称增设了剪力墙，加强结以上为６００Ｘ６００；底部加强区为地下室二层至地上３层，剪力墙厚度由构外围刚度，提高了结构的整体性和抗扭刚度，减小地震作用下的扭转４００厚逐步减至２００厚；混凝土等级由Ｃ５０逐步降至Ｃ４０，自下而上刚效应，计算的各项指标均优于初步设计，框架部分柱尺寸也有所

7、减小，度逐渐减小。更加合理。同时为了防止墙肢刚度过大而吸收大量的地震力而破坏，（４）连梁的设计。根据连梁相对刚度（即连梁对剪力墙的约束作在较长的剪力墙中开设结构洞口，并用砌块后砌，将其分成长度较均匀用大小）的不同，框架－剪力墙结构内力计算时可分为铰接体系和刚的若干墙段，墙肢之间采用连梁连接，使每片剪力墙的弯曲刚度适中，接体系两种，连梁的刚度可以折减，但折减系数不宜小于０５５（计算自不会出现个别墙的受力太集中而引起破坏。