浅析高层框架-剪力墙结构

高旷琦

摘要：框架—剪力墙结构具有很多性能上的优势，且经过合理地布置和设计，能很好地发挥材料的性能，在项目工程之中具有广阔的使用空间。

关键词：高层; 框架—剪力墙结构; 结构;

1 概述

房屋建筑是随着人类活动的需要和社会生产的发展而发展起来的。而且技术和经济的发展，为高层建筑的发展和实现提供了保障，所以高层建筑一定程度上反映了一个国家以及一个地区的社会和经济发展。

框架结构具有较好的抗震性能，而且建筑布置灵活，能满足建筑功能对较大空间的要求，但当主体层数较高时，框架结构的抗侧刚度不容易满足设计要求；剪力墙结构整体性好、抗侧刚度大、抗震性能好，但很多时候不能满足建筑功能对较大空间的要求。为了很好的发挥框架结构及剪力墙结构的优点，规避其缺点，将框架结构与剪力墙结构进行组合，对剪力墙结构进行“改造”，或对框架结构进行“改造”，把部分剪力墙改成框架柱，或者把框架柱抽掉，在相应的位置结合建筑平面要求布置剪力墙，就得到了框架-剪力墙结构。框架-剪力墙结构，既保留了框架结构的优点，也保留了剪力墙结构的优点。而且合理地对剪力墙和框架进行布置，还可充分发挥材料的强度作用，具有较好的技术经济指标，因而被广泛地应用于高层建筑中。

框架-剪力墙结构的适用范围很广，当建筑物较低时，由于建筑总高度不高，结构自重及各种荷载与外部作用引起的内力较小，尤其自重小时，水平地震反应较小；当建筑物较高时，结构自重及各种荷载与外部作用引起的内力大小，尤其水平地震反应大。前者布置少量的剪力墙即可以满足国家现行规范对结构抗侧的要求，后者则需要布置较多的剪力墙，才能满足要求。并且剪力墙布置时要结合建筑情况，布置合理、均匀。

框架-剪力墙结构的竖向承重构件有两种：一是框架柱，一是剪力墙，同时框架柱和剪力墙也是框架-剪力墙结构的主要抗侧力构件，而框架结构和剪力墙结构在水平力作用下的变形性质并不相同，要使两种抗侧力单元共同工作，离不开楼板的协调作用，通过楼板协调变形使其共同抵抗竖向荷载及水平作用。框架-剪力墙结构的剪力墙布置可以结合建筑平面布置，考虑建筑空间功能的要求，可以分散布置在结构的平面内，也可以集中布置形成井筒(尤其布置在楼、电梯间周围，形成井筒)。

2 框架与剪力墙的相互作用

当框架-剪力墙结构受到水平作用时，其结果又会与表中情况截然不同。在结构的底部，剪力墙发挥了较大的作用，框架结构的变形受到了剪力墙结构的“约束”，框架结构的侧向位移减小；而在结构的顶部，剪力墙的变形受到框架结构的“约束”，剪力墙结构的侧向位移减小。由此可见，在框架-剪力墙结构中，框架和剪力墙是共同工作、相互影响的。

3关于剪力墙及楼盖结构布置

3.1 关于剪力墙的布置

框架—剪力墙结构布置的关键是剪力墙、框架柱、梁、板的布置，以上结构构件既影响到建筑的使用功能，又影响到结构的整体性以及结构的抗侧刚度。而其中剪力墙的布置又是重中之重。根据我国规范、相关技术措施及结构自身的受力特性，剪力墙在建筑平面上的布置宜均匀、对称。且剪力墙宜布置在房屋的竖向荷载较大处。一方面可以利用剪力墙能承受较大的轴向力的能力，可以避免在该部位设置截面尺寸过大的柱，有利于建筑布置；另一方面，在框架-剪力墙结构中作为第一道防线的墙体，剪力墙为主要的抗侧力构件；第三就是，在各种水平作用的效应下墙体内将产生很大的弯矩和剪力，有时还有轴向拉力，而竖向荷载所产生的轴向压力对剪力墙受力是有利的。

在建筑平面形状变化处、楼梯间和电梯间周围，由于楼板的刚度受到削弱，在地震时往往由于应力集中而发生较严重的震害，因此，有必要布置一些剪力墙予以加强。同时，布置在楼梯间、电梯间四周的剪力墙当形成井筒时，有利于提高结构的抗侧刚度，也不会影响建筑平面的布置和使用。

3.2 关于楼盖结构的布置

在框架—剪力墙结构中，要使框架与剪力墙很好地协同工作，离不开一个重要的结构--楼盖结构。所以我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中规定，横向剪力墙沿长方向的间距要求为：(1)对于现浇楼盖，非抗震设计时，取5.0B(剪力墙之间的楼盖宽度(m))，60m两者的较小值；抗震设防烈度6度、7度时，取4.0B，50m两者的较小值；抗震设防烈度8度时取3.0B，40m两者的较小值；抗震设防烈度9度时取2.0B，30两者的较小值。(2)对于装配整体式楼盖(楼盖的现浇层应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.6.2条的有关规定)，非抗震设计时，取3.5B，50m两者的较小值；抗震设防烈度6度、7度时，取3.0B，40m两者的较小值；抗震设防烈度8度时取2.5B，30m两者的较小值。而根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)，框架-剪力墙结构，剪力墙之间楼盖的长宽比的规定为：现浇楼、屋盖或叠合楼、屋盖，抗震设防烈度6、7度时为4，抗震设防烈度8度时为3，抗震设防烈度9度时为2；装配整体式楼、屋盖，抗震设防烈度6、7度时为3，抗震设防烈度8度时为2，抗震设防烈度9度时不宜采用。

3.3 框架-剪力墙结构设计时的结构类型

众所周知，剪力墙是优良的抗侧构件，但其混凝土和钢筋用量和柱相比，在整个结构中所占比重也是相当大的。故，在框架-剪力墙结构中，剪力墙的数量的多少直接影响到钢筋与混凝土的用量，既影响到整个结构的土建造价，也影响到整个结构的抗震性能。剪力墙布置得多，结构的抗侧刚度随之变大，侧向位移则较小。但钢筋与混凝土等材料的用量增加，结构自重增大，导致地震反应随之加大，即侧向力变大。相反，剪力墙布置得少，结构的抗侧刚度较小，结构较柔，地震反应随之减小，虽然钢筋与混凝土等材料的用量减少，但结构的侧向位移较大，地震后结构将开裂或产生严重破坏。

框架-剪力墙结构中的剪力墙宜少设为好（从经济的角度来看），而且剪力墙少设有利于建筑平面的灵活布置。但作为抗侧力构件，根据我国现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版），结构设计应设置多道防线的要求及结构设计的原则，作为第一道防线的墙体，剪力墙的布置不能太少，否则，结构的抗侧刚度将不满足国家现行有关规范的规定，而且通过结构设计计算的结构的顶点位移及结构最大层间位移也会有可能不满足国家现行有关规范的规定。同时应控制结构的自振周期也满足国家现行有关规范的规定。

4 结论

结合上述，框架—剪力墙结构有着很好的互补性，具有很多性能上的优势，在项目工程之中具有广阔的使用空间。

以上便是我对框架—剪力墙结构的简要总结，由于篇幅有限，加上个人对规范理解不够及个人水平有限，文中不足和疏漏之处，恳请各位读者多多批评指正。

参考文献

[1] 混凝土结构设计规范：GB50010-2010(2015年版)[S].

[2] 建筑抗震设计规范：GB50011-2010(2016年版)[S].

[3] 高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ3-2010[S].