淺析框架—剪力墻中剪力墻的布置和應(yīng)用
一、框架—剪力墻中剪力墻布置的原則
�、蹇蚣塄D剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置一般按照“均勻、對(duì)稱、分散、周邊”的原則布置：
1.剪力墻宜均勻?qū)ΨQ地布置在建筑物的周邊附近、樓電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位;在伸縮縫、沉降縫、防震縫兩側(cè)不宜同時(shí)設(shè)置剪力墻。
2.平面形狀凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。
3.剪力墻布置時(shí)，如因建筑使用需要，縱向或橫向一個(gè)方向無(wú)法設(shè)置剪力墻時(shí)，該方向可采用壁式框架或支撐等抗側(cè)力構(gòu)件，但是，兩方向在水平力作用下的位移值應(yīng)接近。壁式框架的抗震等級(jí)應(yīng)按剪力墻的抗震等級(jí)考慮。
4.剪力墻的布置宜分布均勻，單片墻的剛度宜接近，長(zhǎng)度較長(zhǎng)的剪力墻宜設(shè)置洞口和連梁形成雙肢墻或多肢墻，單肢墻或多肢墻的墻肢長(zhǎng)度不宜大于8m。每段剪力墻底部承擔(dān)水平力產(chǎn)生的剪力不宜超過(guò)結(jié)構(gòu)底部總剪力的40%。
5.縱向剪力墻宜布置在結(jié)構(gòu)單元的中間區(qū)段內(nèi)。房屋縱向長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，不宜集中在兩端布置縱向剪力墻，否則在平面中適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置施工后澆帶以減少混凝土硬化過(guò)程中的收縮應(yīng)力影響，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)屋面保溫以減少溫度變化產(chǎn)生的影響。
6.樓梯間、豎井等造成連續(xù)樓層開(kāi)洞時(shí)，宜在洞邊設(shè)置剪力墻，且盡量與靠近的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合，不宜孤立地布置在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)或柱網(wǎng)以外的中間部分。
7.剪力墻間距不宜過(guò)大，應(yīng)滿足樓蓋平面剛度的要求，否則應(yīng)考慮樓蓋平面變形的影響。
8.框架―剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻，宜設(shè)計(jì)成周邊有梁柱(或暗梁柱)的帶邊框剪力墻�？v橫向相鄰剪力墻宜連接在一起形成L形、T形及口形等，以增大剪力墻的剛度和抗扭能力。
�、嬖陂L(zhǎng)矩形平面或平面有一項(xiàng)較長(zhǎng)的建筑中，其剪力墻的布置宜符合下列要求：
1.當(dāng)這些剪力墻之間的樓蓋有較大開(kāi)洞時(shí)，剪力墻的間距應(yīng)予減小。
2.縱向剪力墻不宜集中布置在兩盡端。
3.剪力墻宜貫通建筑物全高，沿高度墻的厚度宜逐漸減薄，避免剛度突變。當(dāng)剪力墻不能全部貫通時(shí)，相鄰樓層剛度的減弱不宜大于30%，在剛度突變的樓層板應(yīng)按轉(zhuǎn)換層樓板的要求加強(qiáng)構(gòu)造措施。
二、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻數(shù)量的確定
㈠現(xiàn)行規(guī)范對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻數(shù)量的要求：
按照規(guī)范要求[1-3]，在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，剪力墻的設(shè)置數(shù)量應(yīng)符合下列要求：
1.為能充分發(fā)揮框架-剪力墻體系的結(jié)構(gòu)特性，剪力墻在結(jié)構(gòu)底部所承擔(dān)的地震傾覆力矩值應(yīng)不少于總地震傾覆力矩值的50%，否則，應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)體系對(duì)待。
2.側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框架－抗震墻結(jié)構(gòu)，任一層框架部分的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和按框架－抗震墻結(jié)構(gòu)分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值的1.5倍二者中的較小值。當(dāng)框架的剪力分配比例達(dá)不到該值時(shí)，應(yīng)當(dāng)按要求的比例調(diào)整框架內(nèi)力，增加框架柱數(shù)量或增大柱截面剛度。
3.沿結(jié)構(gòu)單元的兩個(gè)主軸方向，按《抗震規(guī)范》地震力計(jì)算出結(jié)構(gòu)彈性階段層間位移角，應(yīng)不大于1/800。
4.剪力墻布置不宜過(guò)分集中，每道剪力墻承受的水平力不宜超過(guò)總水平力40%。
㈡影響抗震墻數(shù)量的因素
1.抗震設(shè)防烈度。設(shè)防烈度每增高一度，地震影響系數(shù)最大值將加大一倍，似乎抗震墻的數(shù)量也應(yīng)增大一倍。然而，隨著抗震墻數(shù)量的增多，結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增大，房屋自振周期減短，地震作用將進(jìn)一步增大。所以，烈度每增高一度，抗震墻所需要增加的數(shù)量比一倍還多。
2.震中距。地震研究結(jié)果表明，相同地震烈度時(shí)，近震地震影響系數(shù)小，水平地震作用小，抗震墻所需數(shù)量少；遠(yuǎn)震地震影響系數(shù)大，水平地震作用大，抗震墻所需數(shù)量將有較大幅度的增長(zhǎng)。
3.場(chǎng)地類別。即使是同一次地震，場(chǎng)地條件不同時(shí)，地面運(yùn)動(dòng)特性也有很大差別，建筑物所受到的地震作用也就有大有小。一般而言，薄覆蓋土層和堅(jiān)硬場(chǎng)地土上的高樓，地震反應(yīng)小，厚覆蓋土層和軟弱場(chǎng)地土上的高樓，地震反應(yīng)大，抗震墻數(shù)量也要增加很多。
㈢框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻數(shù)量的其它限制條件
剪力墻的平面布置除應(yīng)滿足位移限制條件外，還須滿足如下條件和要求：
1.幾何約束條件
�。�1）剪力墻受剪截面要求；
（2）一、二級(jí)框架梁柱節(jié)點(diǎn)受剪承載力要求；
�。�3）柱軸壓比限值；
�。�4）框架梁承受最大彎矩。
2.構(gòu)造要求
�。�1）剛重比要求。在水平地震作用下，高層鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的變形形態(tài)剪彎型隨著結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的降低，重力荷載二階效應(yīng)重力（P–Δ效應(yīng)）的不利影響呈非線性增長(zhǎng)，從而引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌，而結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度與重力荷載之比（剛重比）是影響重力P–Δ效應(yīng)的主要參數(shù)，剛重比限值與層間位移限值對(duì)于控制結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度都是非常必要的。
�。�2）剪重比和結(jié)構(gòu)自振周期要求。由于地震影響系數(shù)在長(zhǎng)周期段下降較快，基本自振周期較大的結(jié)構(gòu)（如對(duì)于基本周期大于5s的結(jié)構(gòu)）在水平地震作用下計(jì)算所得的效應(yīng)可能偏小。為保證高層框剪結(jié)構(gòu)的安全性，在計(jì)算水平地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)各樓層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值與其上部各樓層重力荷載代表值的比值（剪重比）應(yīng)滿足最小要求，使水平地震作用的計(jì)算不致過(guò)小。
（3）框架樓層剪力要求。在水平地震作用下，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架樓層剪力隨剛度特征值值的減小而減小。因此，各層框架總剪力應(yīng)滿足最低限值要求，另外，為保證剪力墻承擔(dān)大部分水平剪力，框架最大樓層剪力也不宜超過(guò)一定限值，一般框架最大樓層剪力為之間較為合理。
三、結(jié)語(yǔ)
框剪結(jié)構(gòu)多設(shè)剪力墻對(duì)抗震是有利有弊，剪力墻數(shù)量超過(guò)了必要的限度，是不經(jīng)濟(jì)的，剪力墻數(shù)量過(guò)少，則不能滿足框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，不安全。通過(guò)探討影響框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻剛度數(shù)量的因素，在滿足剪力墻彎曲剛度，使水平地震作用，并滿足層間位移約束條件、幾何約束條件和結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求的要求下，合理的布置剪力墻。
