摘要：框架剪力墙结构是框架和剪力墙之间的水平力分配，框架部分只是在楼层上部承担一定水平力，大部分由剪力墙承担，这样可以让框架部分具备一定抵抗地震的安全储备力。本文根据工程案例，对剪力墙优化布置设计进行探讨。
关键词：框架剪力墙结构；剪力墙；优化布置
一、工程概况
某建筑抗震设防烈度7度，地上部分及地下部分高度分别为46.2、14.4ｍ，地下3层（4.9m层高）、地上10层。作为功能复杂的公共建筑，活荷载分布较大及灵活，表1主要是部位活荷载标准值。
表1 主要部位活荷载标准值
建筑的使用年限为50年，结构重要系数、耐火等级、结构安全等级、设计特征周期、地面粗糙度类别、场地类别分别为1.0、一级、二级、0.4ｓ、Ｃ类、Ⅱ类，基本风压、基本雪压则分别为0.35、0.30kn／m2，图1～2为建筑的标准层平面图与地下层平面图。
模型一的剪力墙布置遵循了前人经验，为提升建筑的整体稳定性，在建筑结构的四角、楼梯与电梯周围布置了T形或L形剪力墙，由此形成了稳定的筒形结构，剪力墙厚度有250、300、350、400mm 四个等级，且厚度随着楼层的增高而降低。
模型二的剪力墙布置参照了模型一的经验，为提高建筑的抗扭能力，设计将建筑内部的剪力墙向建筑外围调整，为避免刚度集中问题出现，还拆分了刚度较大的T形 和 L形剪力墙，剪力墙结构布置的合理性因此大大提升。
模型三的剪力墙布置基于模型二展开，设计加强了结构周边的剪力墙布置并同时减少了内部剪力墙，为实现剪力墙分散布置，建筑结构的四角、楼梯与电梯周围的剪力墙也进行了进一步拆分，建筑刚度的均匀性、结构整体抗侧刚度、剪力墙辐范围均由此得到了保障，建筑结构的经济性也得到大幅提高。
三、模型对比
（一）扭转指标对比
其中扭转指标的对比需围绕扭转周期比、相对偏心距、扭转位移比展开，结合《高规》，可确定模型一的第一平动周期、第一扭转周期、周期比分别为1.732、1.4148、0.81，而模型二则分别为1.6195、1.2328、0.76，模型三分别为1.6962、1.4281、0.83，由此可发现模型二的抗扭刚度较为优秀且实现了剪力墙的节省，而模型三则实现了剪力墙的进一步节省，但周期比出现了小幅上升；而围绕质心与刚心开展对比，则能够发现模型一的质心刚心偏差较大，模型二的偏差则有所减小，而模型三则实现了质心刚心偏差的明显减小，模型三实现的剪力墙均匀分散布置价值可见一斑；基于位移比、位移角开展对比，可确定三个模型的最大位移角均没有超出规范要求的1／800，位移比也没有超出规范要求的1.5，但模型三实现的横纵向刚度平衡、更加均匀和分散的剪力墙布置却使得其优于模型一与模型二，相较于模型二，模型三结构的整体刚度稍低，但其在材料节省方面具备的优势不容忽视。同时对比三种模型风荷载作用下位移角，可发现三种模型均符合要求，但模型三侧移量相差逐渐减小。
（二）内力特性对比
内力特性对比主要围绕剪重比、刚度比、抗剪承载力比值、刚重比展开，由于建筑的最小剪重比要求为2.4%基于剪重比对比，可确定工程地下第三层剪重比不满足要求，但由于地下室受到的地震剪力较小，因此，可确定三种模型的剪重比均符合规范要求；基于刚度比对比不难发现，三种模型各楼层的刚度比均满足规范要求，2、4、6层局部楼板开洞部位的刚度比虽然较上下层较小，但差距不大；对比抗剪承载力比值可发现，三种模型每一层抗剪承载力比值均处于1.1左右，且最小楼层抗剪承载力之比出现在10层（值均为1.0），可见三种模型均不存在薄弱层，且设置较为合理；对比三种模型的刚重比，可确定三者均满足规范要求的2.7，，但能够发现剪力墙增多导致的建筑刚重比增加。
（三）经济性对比
为明确三种模型的经济性，笔者开展了工程所在地钢筋和混凝土市场价格的调研，由此明确了C30、C35、C45、C50强度等级混凝土以及钢筋的价格，由此开展三种模型的主要材料用量概预算计算，可发现三种模型的造价依次下降，模型三的造价最低，相较于模型一，模型三实现了3.8%的钢筋节省、4.4%的混凝土总量节省，共节省材料费44.4万元
（四）最优模型选取
综上所述，可发现模型三的经济性最为优秀，虽然整体刚度有所下降，但各项指标均能够满足规范要求，因此，设计人员最终选择了模型三作为建筑的最优结构模型，图4为模型三结构模型示意图。最后，设计人员还就模型三开展了框架柱与剪力墙的地震倾覆力矩计算，如10楼的X、Y 方向的柱倾覆弯矩分别为17425.5、19754.3kN/m，开展分析可发现结构顶部的柱倾覆力矩百分比较大，顶层约为80％左右，由此可确定该剪力墙布置实现了框架和剪力墙作用和潜能的合理发挥。
图4 模型三结构模型示意图
四、结语
综上所述，框架剪力墙结构中剪力墙优化布置设计具备较高现实意义，在此基础上，本文涉及的框架剪力墙结构内力要求、剪力墙布置原则、剪力墙数量的确定内容，则提供了可行性较高框架剪力墙结构剪力墙优化布置设计路径，而为了进一步提高设计水平，剪力墙拆分、大开洞周围的对称剪力墙设置、突出部位的双向抗侧剪墙设置应得到重视。
参考文献：
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论文作者:潘达
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/26
标签：模型论文; 剪力墙论文; 刚度论文; 结构论文; 三种论文; 框架论文; 建筑论文; 《防护工程》2019年第1期论文;