部分框支剪力墙结构

部分框支剪力墙结构一、结构布置1. 底部转换层的设置高度研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变越加剧，落地剪力墙或筒体易出现受弯裂缝，而使框支柱内力增大，转换层上部附近墙体易破坏，因此，转换层越高，对抗震越不利，因此规定9度区不应采用此结构。

“高规”第10.2.2条规定：对部分框支剪力墙结构，转换层设置高度8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时可适当提高。

对于底部带核心筒的转换层框架核心筒结构和外框为密柱框架的筒中筒结构，由于其转换层上、下的刚度突变不明显，转换层上、下层内力传递途径突变的程度也小于框支剪力墙结构，转换层的高度对这两种结构影响不如框支剪力墙结构严重，因此，对这两种结构的转换层位置，可比框支剪力墙结构适当提高。

但当底部带转换层的筒中筒结构外筒由剪力墙组成的壁式框架时，其转换层上、下层的刚度突变及内力传递途径程度与框支剪力墙结构相近，因此，其设置高度限制同框支剪力墙结构。

2. 转换层上、下刚度突变的控制带转换层结构应使转换层下部结构的抗侧刚度接近转换层上部邻近结构的抗侧刚度，不发生明显的刚度突变，不应使转换层下部结构成为柔软层，因底部柔软层房屋在大地震中的倒塌十分普遍。

转换层上部结构的侧向刚度与下部结构的侧向刚度比应符合下列规定：1） 底部大空间为1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2，γ可按下列公式计算 211122h h A G A G ⨯=γ……………………………………(1) ci i wi i A C A A += (i=1.2)……………………(2) 2)(5.2ici i h h C = (i=1.2)……………………(3) 式中：1G 、2G ——底层和转换层上层的混凝土剪变模量1A 、2A ——底层和转换层上层的折算抗剪截面面积，可按（2）式计算。

wi A ——第i 层全部剪力墙在计算方向的有效截面面积（不包括翼缘面积）ci A ——第i 层全部柱的截面面积i h ——第i 层的层高ci h ——第i 层柱沿计算方向的截面高度当第i 层各柱沿计算方向的截面高度不相等时，可分别计算各柱的折算抗剪截面面积2）底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比e γ可采用下图所示的计算模型按公式（4）计算。

e γ宜接近1，非抗震设计时e γ不应大于2，抗震设计时e γ不应大于1.3。

1221H H e ∆∆=γ………………………………（4） 式中：e γ——换层上、下结构的等效侧向刚度比；1H ——转换层及其下部结构（计算模型1）的高度；1∆——转换层及其下部结构（计算模型1）的顶部在单位水平力作用下的侧向位移； 2H ——转换层上部若干层结构（计算模型2）的高度，其值应等于或接近模型1的高度1H ，且不大于1H ；2∆——转换层上部若干层结构（计算模型2）的顶部在单位水平力作用下的侧向位移。

当转换层设在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60% 。

当转换层位置大于1层抗震设计时，应同时满足转换层上、下层的等效剪切刚度比e γ不应小于0.6。

对于1层转换层上、下层侧向刚度可近似只考虑剪切变形的影响；当转换层位置大于1层时，转换层上部与下部结构的等效刚度比e γ计算中考虑了结构的剪切变形和弯曲变形。

为防止转换层上、下层刚度突变和内力传递途径突变“高规”附录E.0.2限制了e γ不应大于1.3。

另外，在采用公式（4）时，要注意使转换层上部部分结构（计算模型2）的高度2H 接近或等于转换层下部结构（计算模型1）的高度1H ，且2H 不能大于1H ，若2H 大于1H ，则刚度比e γ的计算结果偏小，是偏于不安全的。

对于转换层设置在3层及3层以上时，还须满足本层（转换层）的侧向刚度不应小于相邻上一层侧向刚度的60%，这是为了防止出现转换层的下层楼层刚度大，而转换层本层侧向刚度小，出现竖向刚度严重不规则结构“高规”4.4.2条规定，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%，但未规定下限。

对于位于3层以上的带转换层的高层建筑结构，规定60%作为下限值是必要的。

3. 转换构件的形式及布置1） 转换构件的形式按现有的工程经验和研究成果，转换构件可采用：转换大梁、桁架、空腹桁架、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。

由于厚板在地震区使用经验较少，因而规定厚板用于非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围外墙土的约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，所以7、8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。

2） 转换层的布置转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上，当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施，因这种多次转换传力路径长，且次梁传给的剪力、扭矩和弯矩，框支梁易受剪破坏，因而B 级高度框支剪力墙结构不宜采用框支主、次梁方案。

A 级高度框支结构条件许可可采用箱形转换层。

（高规10.6.10）。

4. 剪力墙（筒体）和框支柱的布置落地剪力墙（筒体）和框支柱的布置对防止转换层下部在地震中倒塌起十分重要作用。

震害经验得出下部框架柱或有少量剪力墙而上部为刚性墙体结构，地震作用下底部造成严重破坏，甚至倒塌，因此“高规”对落地剪力墙作了如下规定：1） 平面布置应力求简单规则，均衡对称尽量使水平荷载合力中心与结构刚度中心重合，墙肢的长度沿结构全高不宜有突变；2） 落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚，满足转换层上、下层侧向刚度比；3） 框支层周围楼板不应错层布置；4） 落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部；5） 框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边门洞，不宜在中柱上方设门洞，剪力墙内洞口宜上、下对齐，以形成明确的墙肢，小墙肢截面高度不得小于3w b ；6） 长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距l 宜符合以下规定：非抗震设计： B l 3≤ 且m l 36≤抗震设计：底部为1~2层框支层时：B l 2≤ 且m l 24≤底部为3层及3层以上框支层时：B l 5.1≤ 且m l 20≤其中B ——楼盖宽度7） 落地剪力墙与相邻框支柱的距离，1~2层框支层时不宜大于12m ，3层及3层以上框支层时不宜大于10m 。

8） 平面为长矩形、横向剪力墙的片数较多时，落地的横向剪力墙数目与横向剪力墙总数目之比，非抗震设计时不宜小于30%，抗震设计时不宜少于50%。

（该条摘自全国民用建筑工程设计技术措施“结构”）9） 较长的抗震墙宜开设洞口，将一道剪力墙分成长度较均匀的若干墙段，洞口连梁的跨高比宜大于6，多墙段的高宽比不应小于2。

目的是避免剪切破坏，提高变形能力。

二、框支剪力墙结构构件的混凝土强度等级、部分框支剪力墙结构的最大适用高度（m ）、结构抗震等级1. 框支剪力墙结构构件的混凝土强度等级按下列规定选用1） 框支梁、框支柱、转换层楼板不应低于C30；2） 框支梁上的墙体不应低于20；3） 落地剪力墙在转换层以下的墙体不应低于C30。

2. A 级高层部分框支剪力墙结构适用高度、结构抗震等级 表13.B 级高层部分框支剪力墙结构最大适用高度（m ）、结构抗震等级 表2三、部分框支剪力墙结构最大层间位移角限值及层间弹性位移角限值1. 层间最大位移角限值框支层 10001/≤∆h u 框支层（底层） 25001/≤∆h ue 上海市标准“建筑抗震设计规程” 框支层（二层） 20001/≤∆h ue 上海市标准“建筑抗震设计规程” 因底层剪力墙的层间位移主要是以剪切变形为主，弯曲变形成分很少，类似于单层剪力墙变形，为防止框支剪力墙结构底层墙的过早开裂，限制其层间位移角为1/2500。

注：楼层最大位移u ∆（ue ∆）以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形，抗震设计时，本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。

2. 结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移角限值框支层 1/120四、底部加强部位结构1. 底部加强部位范围试验表明，底部带转换层的高层建筑结构中，当转换层位置较高时，落地剪力墙往往从墙底部到转换层以上1~2层范围内，剪力墙出现裂缝或局部破坏，因此带转换层的结构底部加强部位范围应适当增大，高规10.2.4条规定，框支层加上框支层以上二层及墙肢总高度的1/8二者的较大值。

本条所指剪力墙底部加强部位包括落地剪力墙和转换构件上部2层的剪力墙。

2.薄弱层底部带转换层的高层建筑，由于转换层上部楼层的部分竖向构件不能连续贯通至下部楼层，因此转换层是薄弱层，其地震剪力需乘1.15的增大系数，设计时，不要误认为只要楼层侧向刚度满足规程要求，该层就不是薄弱层了。

转换层的转换构件在水平地震作用下所产生的内力需调整增大，特一、一、二级分别乘以1.8、1.5、1.25系数，8度抗震设计时，转换构件尚应考虑竖向地震的影响（高规10.2.6条）转换构件的竖向地震作用，可采用反应谱法或动力时程分析法；近似计算，可将转换构件在重力荷载标准值作用下的内力乘以增大系数1.1。

3.转换层在3层及3层以上的结构抗震等级抗震设计时，高位转换对结构受力十分不利，在水平地震作用下，在转换层下部落地剪力墙所分配的倾覆力矩往下递增较快，而支承框架的倾覆力矩递增量很少，此外，在转换层处，框支剪力墙的大量剪力通过楼板传递给落地剪力墙。

当转换层较高时，剪力分配和传力途径发生急剧的突变，落地剪力墙更易产生裂缝转换层上部墙体所受内力也大，也易破坏，转换层下部的框架也易屈服，形成几个薄弱层，为保证结构安全，《高规》10.2.5条规定，对部分框支剪力墙结构，当转换层位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按第二节表1、表2的规定提高一级采用，已经为特一级时，可不再提高。

对于底部带转换层的框架—核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级可不必提高。

4.框支柱及落地墙的内力底部带转换层的高层建筑，结构较复杂，本规程从经济和安全合理考虑，采用增大内力和加强构造措施并重方法。

框支柱内力增大，幅度较高，因为在计算时，楼面作为无穷大，在地震力作用下，水平力按刚度进行分配，框支柱刚度往往是落地剪力墙的1%以下，框支柱分配到的剪力很小，但实际上，通过试验，转换层楼面在平面内受力很大，楼板有显著变形，大空间部分框支柱的位移增大，另外，落地剪力墙开裂，刚度降低，从而使框支柱的剪力比计算值大3~5倍，甚至更多。

对于转换位置在3层及3层以上结构，其内力增大幅度也适当提高。

高规10.2.7规定：带转换层的高层建筑结构，其框支柱承受的地震力标准值应按下列规定采用：1） 每层框支柱的数目不多于10根的场合，当框支层为1~2层时，每根柱所受的剪力至少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，每根柱所受的剪力至少取基底剪力的3%；2） 每层框支柱的数目多于10根的场合，当框支层为1~2层时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。