剪力墙结构中剪力墙布置数量确定

剪力墙结构中剪力墙布置数量确定

【摘要】

本文第一分析了框架—剪力墙结构框架和剪力墙相互协同作用，进而对如何合理的确定剪力墙数量进行分析，并讨论了确定阻碍剪力墙数量的因素。【关键字】

高层建筑、结构、框架—剪力墙、剪力墙数量

一、引言

框架和剪力墙共同承担竖向荷载和侧向力，就成为框架——剪力墙结构，是一种双重抗侧力结构。结构中剪力墙的刚度大，承担大部分层剪力，框架承担的侧向力相对较小；在罕遇地震作用下，剪力墙的连梁往往先屈服，使剪力墙的刚度降低，由剪力墙抗击的部分剪力转移到框架。假如框架具有足够的承载力和延性抗击地震作用，那么双重抗侧力的优势能够得到充分发挥，幸免在罕遇地震作用下严峻破坏甚至倒塌。框剪结构将框架结构和剪力墙结构结合起来融为一体，充分发挥框架结构体系和剪力墙结构体系的优点，使整个结构的抗侧刚度适当，并能依照水平作用的大小提供足够而只是多的承载力，因此，在高层的各种结构体系中，框架——剪力墙结构体系是一种经济有效的、应用范畴较为广泛的结构体系。

二、研究状况

国外日本对框架——剪力墙结构中剪力墙布置数量的研究较早。他们从多次地震破坏的统计中，提出对每m2楼面面积上剪力墙的长度不得小于某一值得壁率表示法所确定的长度，并认为每当m2楼面面积上剪力墙的平均长度为50~150mm较为合适。日本后来又提出用平均压应力——墙截面面积表示法。

我国关于框一剪结构中剪力墙合理刚度的理论研究要紧有：王全风等首次提出了框一剪结构中剪力墙刚度不是越大越好，而是有一个合适的刚度，后又研究了框架柱变形、结构的扭转变形以及剪力墙本身基础转动对剪力墙最优刚度的阻碍，获得了可信的结论；张炳华等提出的优化思想，即以剪力墙的有效刚度为变量，以地震荷载为目标函数，以变形限制为约束条件，在满足变形约束的条件下地震荷载最小即可得出剪力墙的合理刚度。中山大学穆翠玲证明了同时满足规范承诺顶点侧移和层间侧移的最少抗震剪力墙刚度为最优剪力墙量，相应的设计为最优设计。

三、合理确定剪力墙数量

1、确定剪力墙数量的依据

在进行框架——剪力墙体系的结构设计时，第一确定结构的柱网尺寸，然后依照竖向荷载及粗略估量的水平地震作用效应，确定框架梁、柱的截面，接着确定剪力墙的数量。这是初步设计以及施工图设计截断点算前所必须做的工作。

依照工程体会，剪力墙数量的确定一样应符合下列原则，第一，为了能充分

发挥框架——剪力墙体系的结构特性，剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩值应许多于总地震弯矩值的50%，否则应按框架体系对待。第二，沿结构单元的俩个主轴方向，多遇地震作用下按弹性方法运算的楼层层间最大位移与层高之比不应大于1/8000，罕遇地震作用下按弹塑性方法运算的楼层层间最大位移与层高之比应不大于1/1000，第三，结构的重力荷载效应和地震作用效应组合后，剪力墙边框柱的配筋不至于由拉力操纵，也确实是说，剪力墙受拉区的边柱，按拉力运算的竖向钢筋量，应该小于按受压状态运算出的钢筋量。

我国高层规程JGJ3——2002对框架—剪力墙结构中剪力墙的合理数量尚无明确规定。依照我国差不多建成的框架—剪力墙结构进行了统计，得出房屋底层剪力墙截面面积w A 、柱截面面积c A 与底层楼面面积f A 之间关系如下表所示。

在确定了剪力墙的面积和厚度之后，剪力墙的长度自然就明白了：w w h A L =。剪力墙应具有延性宽高比大于2的墙体（细高的墙体），容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而幸免脆性的剪切破坏。当墙的长度专门长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，能够通过开设洞口将长墙分成长度较小，且平均的联墙肢或整体墙。由于开洞而形成的洞口连梁宜采纳约束弯矩较小的连梁（跨高比宜大予6）连接，使墙段本身近似认为分成了独立墙段。另外，连梁两端所连接的剪力墙较长，剪力墙与连梁形成一个整体，刚度较大，所吸取的水平地震力也较大，连梁作为剪力墙之间的传力构件，就容易显现剪切超限。现在可虑洞口开的大一些，以减小连梁两侧的剪力墙长度，其受弯产生的裂缝宽度较小，因此墙体的配筋能够充分的发挥作用。因此墙段长度不宜大于8m 。另外，还应注意剪力墙的洞口布置宜尽量躲开平面外的弯矩作用在由于开洞而形成的连梁上，这对连梁的受力极为不利。

2、阻碍剪力墙数量的因素

1）、结构布置

剪力墙是框剪结构中的要紧抗侧力构件，因此剪力墙的用量与框剪结构的平面布置有关，一样应按“分散、平均、周边、对称”的原则布置。分散即是剪力墙的布置应考虑地震力分散作用于大致相等的多片剪力墙上，以免地震力集中造成要

紧剪力墙破坏，而其余剪力墙和框架因较弱而难以承担。平均是指同方向的各片剪力墙应比较平均地布置在建筑平面的各个区段，而不是集中于某一区段内，每道剪力墙承担的水平力不宜超过总水平力的40％，以防止因楼盖过大的水平变形导致地震力在各框架间的不平均分配；对称是指剪力墙尽量对称布置以减弱地震时结构的扭转效应；周边是指剪力墙应尽量沿结构周边布置而提高结构整体抗扭能力，因现在获得结构抗力的最大水平力臂。

2）、抗震设防烈度

设防烈度每增高一度，地震阻碍系数最大值将加大一倍，看起来剪力墙的数量也应增大一倍。然而，随着剪力墙数量的增多，结构抗侧刚度增大，房屋自震周期减短，地震作用将进一步增大。因此，强度每增高一度，剪力墙所需要增加的数量比一倍还多。

3）、震中距

地震研究结果说明，小震级近距离地震（近震），地面运动所含短周期振波的成分较多，加速度反映谱上的周期比较短，大震级远距离地震（远震），地面运动所含长周期振波较多，加速度反映谱上的周期比较长。因此，在设防烈度相同的情形下，高楼结构即使自震周期不变，遇近震时，地震阻碍系数小，水平地震作用小，剪力墙所需要的数量少；遇远震时，地震阻碍系数大，水平地震作用大，剪力墙所需要的数量多，幅度也有所增长。

4）、场地类别

即使是同一次地震，当场地条件不同时，地面运动特性也有专门大的差别，建筑物所受到的地震作用也就有大有小。一样而言，薄覆盖土层和坚硬场地土上的高楼，地震反应小，厚覆盖土层和脆弱场地土上的高楼，地震反应大，为使结构的变形符合要求，剪力墙数量必须增加。