摘要：建筑剪力墻結構設計，在其變形及受力特點上確定設計方案。合理的布置及計算使結構在抗震性能方面更加“堅”，本文淺議框架-剪力墻結構設計中的幾個問題。搞好框架-剪力墻結構設計,將直接影響到建設物的安全使用與技術經濟指標的高低,本文對框架-剪力墻結構設計中的幾個主要問題進行探論。
　　關鍵詞：結構設計;剪力墻;框架;方案;計算
　　一、框架―剪力墻結構的變形及受力特點
　　在框架結構中加設適量的剪力墻，二者通過樓蓋協同工作，以滿足建筑物的抗側要求，從而組成框架―剪力墻結構體系。在框架中局部增加剪力墻可以在對建筑物的使用功能影響不大的情況下，使結構的抗側剛度和承載力都有明顯提高，所以這種結構體系兼有框架和剪力墻結構的優(yōu)點，是一種適用性很廣的結構形式。
　　剪力墻的側移剛度遠大于框架，因此剪力墻分配到的剪力也將遠大于框架。由于上述變形的協調作用，框架和剪力墻的荷載和剪力分布沿高度在不斷調整。框架結構在水平力作用下，框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例和框架各樓層剪力分布情況隨著樓層所處高度而變化，與結構剛度特征值λ直接相關。框剪結構中的框架底部剪力為零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而純框架最大剪力在底部。因此，當實際布置有剪力墻(如：樓梯間墻、電梯井道墻、設備管道井墻等)的框架結構，必須按框架結構協同工作計算內力，不應簡單按純框架分析，否則不能保證框架部分上部樓層構件的安全。
　　二、框架-剪力墻結構中剪力墻的布置
　　剪力墻的布置一般原則是均勻、分散、對稱,分散原則是要求剪力墻片數不要太少,而且每片剪力墻剛度不要太大,連續(xù)尺寸不要太長,使抗側力構件數量多一些,分散一些,每片剪力墻的彎曲剛度適中,在使用中不會因為個別墻的局部破壞而影響整體的抗側力性能,也不會使個別墻的受力太集中,負擔過重而引起過早的破壞,剛度過大的墻承擔的內力也大,相應的基礎處理難度增加,同時也考慮到剪力墻相距太遠,樓面剛度要求大,很難滿足要求,周邊的原則是考慮建筑物抵抗扭轉能力,便于保證剛度中心與平面中心相吻合。
　　剪力墻布置在周邊對稱位置,增加抵抗扭轉的內力臂,在不增加剪力墻面積的情況下,提高抗扭轉能力，剪力墻布置的位置應設在平面形狀變化處,即:角隅、端角、凹角，這些部位往往是應力集中處,設置剪力墻給予加強是很有必要的；高層建筑的樓梯間、電梯間、管道井處等的樓面開洞嚴重地削弱樓板剛度,對保證框架與剪力墻協同工作極為不利。
　　因此,在工程設計中用剪力墻來加強這些薄弱端部,如樓梯間、電梯井道處、豎向管道井設計加強的鋼筋混凝土墻是十分有效的,剪力墻的間距:現澆鋼筋混凝土樓蓋L/B=2～4為宜；裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋L/B=1～2.5為宜，原則是建筑物愈高、抗震設防烈度愈高,間距取值愈小,剪力墻應沿建筑物全高設置,不得沿高度有突變,剪力墻應落地,剪力墻并應在兩個主軸方向組合部署成L形、T形或形成封閉的筒,這樣可以提高剪力墻自身的剛度，且一片剪力墻的長度不宜大于8m,當超過時,應利用洞口分割成兩片墻,功能上不需要洞時,洞口可用不同的材料或輕質材料填充,過長的剪力墻中央部分的鋼筋尚未到達屈服階段,墻端部的鋼筋早因變形過大而斷開破壞、工程具體情況、建筑物高度、地區(qū)設防烈度及參考上面方法取值。
　　三、框架-剪力墻結構方案的確定
　　1框架-剪力墻結構方案選型
　　對于有抗震設防的框架-剪力墻結構,正確而合理的設計方案其首要任務必須滿足抗震設防的要求,在場地地基、建筑體型、結構體系的質量、剛度分布、構件強度、延性等方面要慎重考慮，例如圖1中的平面,剪力墻偏于上方剛度明顯不對稱,偏心大抗扭轉能力差,剪力墻集中而不分散,周邊四角沒有剪力墻,這種平面使結構的剛度中心與平面形心相差較遠,抗水平力、抗扭轉、抗地震能力差,在地震力作用下,使四角柱承受很大的地震力與扭轉產生的效應,這將成為工程設計中框架-剪力墻結構中,剪力墻是框架剪力墻結構體系中抗震設防的第一道防線,框架主要承受垂直力,在兩片單肢剪力墻間的連梁其受力是相當復雜的。
　　
　　圖1
　　2框架-剪力墻結構設計
　　框架-剪力墻結構具有較好的延性和耗能能力,是一種較為理想的抗震結構型式，對于框架-剪力墻結構,合理設計框架、剪力墻以及連梁,對框架剪力墻結構抗震能力是非常重要的,鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程(JGJ3-91)考慮了框架-剪力墻結構中剪力墻開裂后剛度降低,使框架承受的水平荷載大于彈性分析結果,則規(guī)定框架承受水平剪力不小于0.2V01框架-剪力墻結構進入彈塑性階段后,剪力墻上部彎矩增大,下部彎矩減小,反彎點位置下移,剪力墻擔負的剪力上、下部變化較大,中部變化較小,但是剪力墻設計控制內力變化不大,框架-剪力墻結構屈服以后,結構的剛度特征值λ將改變,框架的最大剪力層轉移,如果屈服順序依次為剪力墻→框架梁→框架柱,則λ值增大,框架的最大剪力層下移；如果是框架梁先屈服,則λ值降低,最大剪力層上移,框架-剪力墻結構抗震設計中,應盡可能設置抵抗地震的多道防線,一般情況下,剪力墻作為第一道防線首先屈服,將框架設計作為第二道防線。
　　因此,要充分認識到框架在剪力墻屈服后增加的荷載效應,讓框架柱承擔豎向荷載的構件有充分的安全儲備,并且針對第二道防線，框架結構作抗震驗算,總之,適當處理構件的強弱關系,使其形成多道抗震防線,是增強結構抗倒塌能力的重要措施。
　　四、合理分析計算結果、
　　1合理分析,正確簡化計算程序要求的計算，如TBSA程序
　　對剪力墻按薄壁柱考慮的分析是有條件的,即剪力墻的總高度比截面最大尺寸要大得多,洞口上下基本對齊,上下層剪力墻截面不要突變,每片剪力墻不得多于19個墻段,實際工程中如果不符合這個要求,將影響計算結果的正確性1對于屋頂上部設置擴播電視電信的鋼塔,用TBSA程序計算時,首先將鋼塔轉換成為等剛度、等質量的薄壁筒體與下面結構整體計算,然后,再按得到的內力另外進行鋼塔的設計,框架-剪力墻結構中,剪力墻不落地時,形成框肢剪力墻結構,用TBSA程序分析,先將計算洞口劃分為平面剪力墻或較簡單的L形和I形剪力墻,轉換層設托梁支承,用無柱連接點與上層剪力墻連接,當每片墻的支承柱數為3根或更多時,轉換梁的剛度要取得很大的高度,這種簡化便于整體分析,但轉換層和上下相鄰層的內力和配筋運用另外的計算程序進行設計。鋼管混凝土、型鋼混凝土構件有按剛度相等的條件轉換成圓形或矩形截面的混凝土構件進行整體計算,求得內力后再按有關規(guī)定對構件進行承載力設計。
　　2分析計算機輸出結果是否正確，首先從周期、振型和地震力方面判斷,非耦連計算地震作用,其第一周期會在常規(guī)范圍內,框架-剪力墻結構T1=(0.08～0.12)NS(NS為層數)；第二周期T=T(1/5～1/3)；第三周期約為T=T(1/7～1/5),如果相差太遠應考慮調整結構截面尺寸和剪力墻的數量,使周期處于常規(guī)的范圍內，正確的計算結果振型曲線多為連續(xù)光滑的,且第一振型沒有零點,第二振型的零點在(0.7～0.8)H高度上,第三振型的零點分別在(0.4～0.5)H和(0.8～0.9)H高度上,如果計算結果有異樣,應繼續(xù)分析查找原因,正常情況,底部總剪力也應在合理范圍內,7度Ⅱ類場地底部剪力大約在總重量的1.5%～3%之間,8度Ⅱ類場地大約在總重量的3%～6%之間視為正常。框架-剪力墻結構的位移在一般情況下,彎曲型與剪切型之間基本上是反S型,接近于直接參考點的位移曲線,應上、下漸變,不應出現大的突變,樓面水平位移保持直線狀態(tài),在同一結構,同一荷載下內力是平衡的(地震作用時,由于經過振型組合視為非同一荷載)內力平衡必須考慮全部內力,如節(jié)點力矩平衡,要考慮平面內、外的全部彎矩、扭矩,必須考慮單工況的內力,不考慮分項系數,否則內力是不平衡的，如果按這些要求,其內力不平衡時,應懷疑計算結果的正確性,繼續(xù)分析找出原因。
　　五、結束語
　　在建筑結構設計中，需考慮其受力的特征，利用受力特征確定方案，使設計更加合理、經濟。抗震性能要強，在于其結構設計計算合理的前提下加強，經過汶川、玉樹大地震中，給我們一次次的警告，在抗震性能方面我們得努力去探索，完善。