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摘要：框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构，其兼有框架结构布置灵活、延性好和剪力墙结构刚度大、承载力大的优点，广泛应用于多高层建筑中。
关键词：框架-剪力墙；竖向和水平作用；多高层建筑
引言
框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。抗震设计时，设计成双重抗侧力体系，可以实现抗震设计的多道设防。双重抗侧力体系的优点是，无论在剪力墙屈服以后，还是在框架部分构件屈服以后，另一部分抗侧力结构仍能发挥较大作用，两部分之间会发生内力重分布，仍能够共同抵抗地震作用，对结构安全更加有利。
1.组成形式
框架-剪力墙结构组成形式较灵活，结构设计时可根据具体工程情况选择合适的组成形式。
常用的组成形式有：1）框架与剪力墙分开布置（单片式剪力墙）；2）在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；3）在单片抗侧力结构内连续分布布置框架和剪力墙（单片框架和剪力墙）；4）上述两种或三种形式的混合（混合式剪力墙）【1】。
2.受力特点
框架-剪力墙结构是由两个变形性能不同的抗侧力单元共同工作、共同抵抗水平荷载的。框架-剪力墙结构属于双重抗侧力体系，由框架和剪力墙两种受力和变形性能不同的超静定抗侧力结构组成，每种抗侧力结构都具备足够的刚度和承载力，可以承受一定比例的水平荷载，并通过楼板连接而协同工作，共同抵抗外力。框架-剪力墙结构中框架在水平荷载作用下呈剪切型变形，剪力墙在水平荷载下呈现弯曲型变形，在楼板水平刚度足够大时，使二者变形协调，整体结构呈现弯剪形变形。为了发挥框架-剪力墙结构的优势，应设计成双向抗侧力体系，在结构两个主轴方向均应布置剪力墙，使结构在两个主轴方向的刚度和承载力不宜相差过大，以实现多道防线的需求。
3.设计方法
抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法【1】；
1）框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时，按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计。
2）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时，按框架-剪力墙结构进行设计；
3）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时，按框架-剪力墙结构进行设计，其最大适用高度可比框架结构适当增加，框架部分的抗震等级和轴压比宜按框架结构的规定采用；
4）当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时，按框架-剪力墙结构进行设计，但其最大适用高度宜按框架结构采用，框架部分的抗震等级和轴压比应按框架结构的规定采用。
4.工程实例分析
某工程为为地上四层现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，一层层高为7.50m，二层层高为4.80m，三层层高为5.70m，四层层高为4.50m，结构主体高度为22.650m。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016版），该工程设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为二组，建筑场地类别为Ⅲ类，场地特征周期0.55s，结构阻尼比为0.05；多遇地震下水平地震影响系数最大值为0.16。
该工程平面布置如图1所示，剪力墙布置采取的是在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（电梯井除外）的方式。由于工艺需求和建筑布局限制，剪力墙的布置如图2所示。剪力墙厚度分别为一层500mm，二层400mm，三、四层350mm。采用pkpm进行结构计算分析，部分计算结果见表1、表2。
根据计算结果，在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%，意味着结构中框架承担的地震作用较小，绝大部分均由剪力墙承担，工作性能接近于纯剪力墙结构，可称为“少量框架的剪力墙结构”。此时结构中的剪力墙抗震等级可按剪力墙结构的规定进行设计，其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计，根据此原则该工程框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为三级。但设计时考虑房间功能为工艺房间，楼面荷载较大，出于安全考虑剪力墙的抗震等级按二级设计采用。
表1 规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比（抗规）
最大层间位移与平均层间位移比值为1.37，满足规范要求，若将剪力墙厚度改不变，一层~四层均采用500，最大层间位移与平均层间位移比值为1.45，结果没有改变墙厚效果理想。在水平荷载作用下，框架、剪力墙这两种变形性能不同的抗侧力单元变形协调一致，使得两者之间产生相互作用力。在下部楼层，因为剪力墙部分位移小，框架部分位移较大，剪力墙承担了大部分剪力，两者之间产生压力，剪力墙部分限制框架部分的变形，使框架的层间侧移减小【2】；在上部楼层，剪力墙部分位移越来越大，而框架部分的位移逐渐变小，两者之间产生拉力，即框架部分除了要承担原有的那部分剪力外，还要承担拉回剪力墙部分变形的附加剪力。所以剪力墙截面沿高度方向取相同的厚度，非但对结构剪力没有好处，反而加重了上部楼层框架的负担，对结构反而不利。因此设计时剪力墙厚度沿高度方向从下至上应逐渐减小，不采用同一个厚度。
5.结论
框架-剪力墙结构兼有框架结构和剪力墙结构的优点，广泛应用于多高层建筑中，可根据工程具体情况选择合适的组成形式和设计方法，合理布置剪力墙位置和数量，剪力墙厚度应从下至上逐渐减小，不采用同一厚度，以便充分利用好框架-剪力墙结构多道设防的优势。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准。高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2010。北京：中国建筑工业出版社，2011
[2]徐建。建筑结构设计常见及疑难问题解析（第二版）。北京：中国建筑工业出版社，2011
论文作者:张秀丽,王洪涛
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/27
标签：框架论文; 剪力墙论文; 结构论文; 力矩论文; 水平论文; 位移论文; 荷载论文; 《防护工程》2019年第6期论文;