浅析框架——剪力墙结构设计

Z键 中国科技信息2006年第17期 CHINASCIENcEANDTE针lh眦oGYINF。RMATIoNs印，2006 浅析框架 结构设计 舞力饕舞菇麓 樊宇中国房地产开发蚌埠公司规划建筑设计室 一、框剪结构的特点 框架一剪力墙结构也称称框架一抗震 墙结构，简称框剪结构；这种结构型式是 在框架结构中布置一定数量的剪力墙，使 得房间布置比较灵活自由，可以满足多种 建筑功能的要求，构成灵活自由的使用空 间，尤其是在公共建筑中，深受广大设计 人员的喜爱。 1、框剪结构是由框架和剪力墙两种 不同的抗侧力结构组成，这两种结构的受 力特点和变形性质不同的。在水平力作用 下，框架变形曲线为剪切型，楼层越高，水 平位移增长越慢，在纯框架框结构中，各 榀框架的变形曲线类似，楼层剪力按框架 柱的抗1贝恫0度D值比例进行分配；而剪力 墙在水平力的作用下，其变形曲线呈弯曲 型，剪力墙是竖向悬臂弯曲结构，楼层越 高水平位移增长越快，顶点水平位移与高 度是四次方关系： 均布荷载时：u-qH4／8EI； 倒三角形荷载时：u=l1q⋯H4／ 120EI。 2、框剪结构，要使框架与剪力墙协同 工作，框架与剪力墙的合理布置就显得尤 为重要；剪力墙的布置宜分布均匀，单片 墙的刚度宜接近，长度较长的剪力墙宜设 置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，每段 剪力墙底部承担水平力产生的剪力不宜超 过结构底部总剪力的40％，框架部分承受 的地震倾覆力矩控制在结构总地震倾覆力 矩的30％左右为宜，且不大于50％。 3、框剪结构由延性较好的框架、抗 侧力刚度较大的并有带边框的剪力墙和有 良好耗能性能的连梁组成，具有多道抗 震设防的相对较为合理的结构型式；框 剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙 结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受 力形式，所以它的框架不同于纯框架结 构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不 同于剪力墙结构中的剪力墙。因为框架与 剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼板 连接在一起，在水平力作用下，使它们水 平位移相一致，不能各自自由变形，在不 考虑扭转影响情况下，在同一楼层的水平 位移必须相同，因此，它们的变形曲线呈 S形的弯剪形位移曲线；在下部楼层，剪力 墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线 变形，剪力墙承受大部分水平力；上部楼 层则相反，剪力墙位移越来越大，而框架 的变形反而小，框架拉着剪力墙按剪切型 曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水 平力外，还额外负担了把剪力拉回来的附 加水平力，剪力墙不但不承受荷载产生的 水平力，还因为给框架一个附加水平力而 承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载 产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当 大的剪力。 二、框剪结构的布置 l、框剪结构的最大适用高度、高宽 比和层间位移限值应符合((高规》的有关 规定；其框架与剪力墙的布置还应分别符 合框架结构和剪力墙结构的有关规定。 2、框架结构应设计成双向抗侧力体 系；抗震设计时，两个主轴方向均应布 置剪力墙，梁与柱、柱与剪力墙的中线 宜重合，框架的梁中线与柱中线之间的 偏心距不宜大于柱宽的l／4。 3、剪力墙宜均匀布置，单片墙的刚 度宜接近，长度较长的墙力墙宜设置洞 口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢墙 或多肢墙的墙肢长度不宣大于8M，每段 剪力墙的底部承担水平力产生的剪力不宜 超过结构底部总剪力的40％。 4、剪力墙布置时，如无法在两个方 向布置剪力墙，由于抗震墙在平面方向 的长度通常是其厚度的5～8倍，从而使 76一 抗震墙平面内和平面外刚度相差很大， 会造成建筑物平面两个方向刚度相差悬 殊，增强建筑物的扭转效应。同时，单 向布置框架或抗震墙会使建筑物两个方向 抗侧力能力相差很大，刚度弱的方向的 承载能力和变形不易得到满足；因此， 在该方向可采用臂式框架或支撑等抗侧力 构件，使两个方向在水平力作用下的位 移值接近，臂式框架的抗震等级应按剪 力墙的抗震等级考虑。 5、剪力墙宜设计成周边有梁柱(或 暗梁柱)的带边框剪力墙，纵横向剪力 墙宜连在一起成L形、T形、口形等，以 增大剪力墙的刚度和抗所扭能力。 6、剪力墙宜贯通建筑物全高，且墙 的厚度沿高度逐渐减薄，避免刚度突 变；当不能全部贯通时，相邻楼层的减 弱不宜大于30％，在刚度突变的楼层板 应按转换层楼板的要求加强构造措施。 7、剪力墙宜设置在墙面不需要开大 洞的位置(保证足够的刚度)；房屋较 长时，刚度较大的纵向抗震墙不宜设置 在房间的端开间(端开间的抗震墙不宜 太长，中间开间也应适量布置抗震 墙)；抗震墙洞口宜上下对齐，洞边距 端柱不宜小于300MM；一、二级抗震墙 的洞口连梁跨高比不宜大于5，且梁截面 高度不宜小于400MM；较长的剪力墙宜 用洞口和连梁分隔成均匀的墙段，洞口 连梁的跨高比宜大于6，各墙段的高宽比 不应小于2。 8、剪力墙之间无大洞口的楼、屋盖 的长宽比不宜大于3。如超过时，应计入 楼盖平面内变形的影响。剪力墙之间的 楼板很大时，其楼板厚度就相对较小， 从而造成楼板刚度相对较弱，在水平荷 载和竖向荷载作用下，楼板的变形较 大。我们用程序进行计算时，就不能假 万方数据 定楼板平面内刚度无穷大，否则，将会 出现计算错误。 各片剪力墙所承受的地震力通过抗震 墙之间的连梁传给各片抗震墙，从而使各 片抗震墙共同抵抗地震作用。如果各片剪 力墙刚度相同，并且连梁刚度相对较弱， 各连梁之间刚度相同，那么他们将很好地 协同工作，最大限度地抵抗水平荷载和竖 向荷载的作用。 三、框剪结构的计算 1、框剪结构中，应使剪力墙承担大 郝分由于水平作用产生的剪力，合理控 制剪力墙的数量，有效地控制框架、柱 截面和剪力墙的位置及尺寸，使在水平 地震力作用下框剪结构的内力和位移在一 个合理的水平；若剪力墙过多，使结构 刚度过大，会加大地震效应，对结构也 是不合理不经济的。 2、框剪结构计算时，框架柱与剪力 墙平面内连接，且跨高比小于5的梁界定 为连梁，其刚度折减系数不小于0．5。框 架柱与剪力墙平面外的梁可不作为，并 与剪力墙相交支座按铰接计算。边框柱 在剪墙平面内按墙计算，在剪力墙平面 外按框架柱计算，配筋需满足最小配筋 率要求；特一、一、二级抗震等级的剪 力墙，在底部加强部位的边框柱，尚应 满足约束边缘构件的箍筋和纵向钢筋的构 造要求。 3、结构的基本周期应考虑非承重填 充墙的影响，取折减系数(|)T=0．7～0． 8，结构高度不超过50M，质量和刚度沿 高度分布比较均匀；满足弹性阶段层间 位移的比值么u／h限制值，框架部分承 担的地震倾覆力矩不大于总地震倾覆力矩 的50％。 4、应避免连梁局部相对过弱，也应 避免连梁跨高比过大和过小，使其形成 相对剪力墙的弱连梁。过长的剪力墙， 当其高度较低时将发生剪切脆性破坏， 所以剪力墙不宜过长。仅在房屋湍部设 有剪力墙且其刚度较大时，会造成水平 力传递路线过长，楼板和梁变形过大， 不能保证框架和剪力墙的共同工作 5、剪力墙的基础应有良好的整体性 和抗转动能力，在计算时应进行抗震承 载力验算。当有地下室时，若上部结构嵌 固在地下室顶板时，尚应符合GB50011— 2001第6．1．14条的有关规定。在进行整体 分析时，应考虑地下室与上部结构的共 同工作。 6、框架和剪力墙尚应符合《建筑抗震 设计规范》GB50011—2001及其它规范中 的有关规定。当房屋层数超过10层(包括 10层)或房屋高度大于28米的建筑物尚须 符合((高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3—2002的有关规定。 在框架剪力墙结构的设计过程中，应 避免采用平面、竖向或者空间不规则的结 构形式，遵照“建筑设计应符合抗震概念 设计，不应采用严重不规则的设计” 的原则；通过对结构的合理布置和精确计 算，能够使我们的建筑更加经济合理，有 效地抵抗外部力量的破坏，以达到我们所 要求的设计功能。 渗蘩磐静鬻爹毒≯羹I誊落毒≯豢lj簿薯?毒≯参 [1]建筑抗震设计规范(GB50011～ 2001) [2]混凝土结构设计规范 [3]高层建筑混凝土结构技术规程 [4]李国胜．简明高层钢筋混凝土结构设计 手册(第二版) 上接第75页 后，该机恢复了正常。 3．2突出故障 我们普遍使用的小松挖掘机，在转场 使用途中突然方向失灵，方向向右偏无法 正常使用。该机行走转向采用的是液压马 达经过齿轮转动驱动履带行走，且两边履 带各独立驱动，并具备电子自动变速控制 系统，通过该系统改变两边履带行走马达 的排量。 故障原因可以从以下几个方面考虑： (1)电子控制系统有故障； (2)变速控制电磁阀有故障； (3)变速控制阀中滑阀被杂质卡 死，不能动作； (4)右边液压马达损坏； (5．)右边液压泵不工作或溢流阀， 减压阀卡死； (6)右边制动摩擦片损坏，卡死或 打滑。 从电子控制系统着手。三方面从机械传 动部分入手。首先对液压系统五个检测点 进行压力检测，发现压力值和设计值相等。 行走液压系统无故障，后对行走机械 传动部分进行检查，首先检查两边行走齿 轮箱润滑油油面够打开检查窗齿轮完好无 损，轴承无损坏现象，制动部分也完好，后 检查电路系统，发现右边行走传感器损坏， 更换新件后正常。 2001年我们一台三明重工生产的 YZ18振动压路机，在使用过程中慢慢地 不行驶了，操纵盘上的液压系统报警灯 一直亮。该机是一种全液压机械，发动 机直接驱动一个三联液压油泵，泵又供 油给行驶液压马达和振动液压马达来完成 振动压实工作。故障原因是司机在补充 液压油时，添加了被污染的液压油，在 知道这一根源后，首先对液压系统进行 换油工作，并清洗油箱和更换滤清器 芯，对液压系统进行压力测定，发现供 行驶液压马达的油泵油压特别低，振动 油泵和先导油泵压力正常，行驶油泵是 一直轴斜盘式轴向柱塞泵，由于它与行 驶油马达和电磁阀控制阀是一个系统， 因此还需进一步检查。先对电磁阀进行 了检测，滑阀开闭正常，接着采用部分 停止方法，加工几块铁板，将铁板安装 在行驶油泵的出油口端，堵住出油、再 进行压力测试，发现油泵压力仍同第一 次测定的值一样，这说明是行驶油泵内 有故障。对油泵进行拆检发现，油泵的 配渍盘磨损严重，有一定程度的划伤， 由此造成内漏，压力偏低供油不足使该 机不能行驶。对该油泵配油盘进行了研 磨修复，该机恢复使用。 4结束语 综上所述，筑路机械由于工作环境 恶劣，液压系统会经常出现故障，且出现 故障的原因是多种多样的、相当复杂的， 但是无论故障原因如何复杂，只要我们充 分了解该机的结构，液压系统工作的原理， 各液压元件工作的性能以及动作传递顺序， 掌握正确的判断故障的方法，特别是借助 于液压系统图纸来判断故障，减少了盲目 拆检，造成液压系统污染，密封元件损坏 等不良后果。 万方数据 浅析框架——剪力墙结构设计 作者： 樊宇 作者单位： 中国房地产开发蚌埠公司规划建筑设计室 刊名： 中国科技信息 英文刊名： CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： 2006，(17) 引用次数： 0次 参考文献(4条) 1.GB 5011-2001.建筑抗震设计规范 2.混凝土结构设计规范 3.高层建筑混凝土结构技术规程 4.李国胜 简明高层钢筋混凝土结构设计手册 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgkjxx200617026.aspx 下载时间：2010年4月29日