折算总抗侧刚度 。

工程实践表明

:1)

λ过小

,

即框架的总剪力刚度与剪力墙弯

曲刚度的比值很小

,

结构变形曲线呈弯剪型

,

也就是说剪力墙用

量过多

,

此时

,

结构刚度增大

,

自振周期缩短

,

地震力相应增加

,

结

构延性降低

,

尤其对框架顶部几层极为不利 。一般来说

,

剪力墙

数量增多对抗震有利

,

但超过必要限度也是不合理和不经济的

,

为了使框架充分发挥作用

,

剪力墙刚度不宜过大

,

应使 λ≥

1. 15

。

2)

λ过大

,

即框架的总剪力刚度与剪力墙弯曲刚度的比值很大

,

结构变形曲线呈剪弯型

,

也就是说剪力墙用量过少

,

结构刚度较

差

,

常不满足变形要求

,

同时

,

框架受力过大

,

梁柱截面尺寸加大

,

导致不经济

,

因此

,

剪力墙刚度不能过小

,

应使 λ≤

2. 4

。

2 　影响剪力墙数量的因素

1)

剪力墙的用量与框 —剪结构的平面布置有关 。剪力墙是

框 —剪结构中主要抗侧力构件

,

一般按照“均匀 、

对称 、

分散 、

周

边”

的原则布置 。

2)

剪力墙的用量与结构自振周期密切相关

,

结构自振周期随

剪力墙刚度增大而变短

,

对于比较正常的框 —剪结构

,

结构自振

周期大致为

:

T

1

= (0. 08

～

0. 12) n

(2)

T

2

= (1/ 3

～

1/ 5) T

1

(3)

T

3

= (1/ 5

～

1/ 7) T

1

(4)

其中

, T

1

, T

2

, T

3

分别为结构第

1 , 2 , 3

自振周期

; n

为建筑

物总层数 。

3)

剪力墙用量与结构地震力大小直接相关 。结构总水平地

震作用随剪力墙刚度的增大而加大

,

对于截面尺寸 、

结构布置都

比较正常的结构

,

其底部剪力大约在下述范围内

:

7

度 Ⅱ类场地土

: F

ek

≈

(0. 015 - 0. 03) G

(5)

8

度 Ⅱ类场地土

: F

ek

≈

(0. 03 - 0. 06) G

(6)

其中

, F

ek

为结构底部地震剪力标准值

; G

为结构总重量 。

当结构底部剪力小于上述数值时

,

宜适当增加剪力墙用量

,

提高结构刚度

,

适当增大地震力以保证安全

;

反之

,

地震力过大

,

宜适当减少剪力墙用量

,

以求得合适的经济技术指标 。

4)

在确定剪力墙用量时

,

必须考虑框架刚度 。框 —剪结构中

,

框架和剪力墙是通过平面内刚度无限大的楼盖来共同作用的

,

由

于楼盖在水平力作用下会有一定的变形

,

使刚度较小的框架承受

的实际水平力较计算值大 。此外

,

框架是框 —剪结构抵抗地震力

的第二道防线

,

有必要提高其设计地震力

,

结构设计时

,

应有必要

的强度储备 。因此

,

在地震力作用下

,

要求框架剪力

:

V

f

≥

0. 2 V

0

(7)

V

f

≥

1. 5 V

f

max

(8)

其中

, V

f

为全部框架柱的总剪力

; V

0

为结构的底部剪力

;

V

f

max

为框架柱的最大楼层剪力 。

当

V

f

< 0. 2 V

0

时

,

说明框架抗剪刚度不足

,

应加大框架梁柱

截面 。当

V

f

> 0. 4 V

0

时

,

说明框架抗剪刚度过大

,

宜减少框架梁

柱截面 。

3 　剪力墙合理数量的确定

根据框 —剪结构刚度特征值有

:

λ

= H

C

f

EI

w

=

H
h

E

c

I

c

EI

w

×

12

∑

α。

所以

:

EI

w

=

12 n

2

∑

α

λ

2

×

E

c

I

c

(9)

其中

, EI

w

为剪力墙总刚度

; E

c

I

c

为框架柱总刚度

; n

为建筑

物总层数

; h

为建筑物层高

;

α为框架节点转动系数

,

底层柱 α

=

(0. 5 + i) / (2 + i) , i

为框架节点梁柱线刚度比 。

建筑平面确定后

,

根据构件刚度 、

强度和柱最大轴压比限值

要求

,

通过预估楼面荷载从而确定梁柱截面尺寸 。因此

,

框架柱

总刚度

E

c

I

c

、

框架节点转动系数 α便可算得 。根据框 —剪结构的

受力特性

,

要求

1. 15

≤λ≤

2. 4

。这样

,

把上述数据代入公式

,

便可

求得所需剪力墙的总刚度

EI

w

,

从而求得剪力墙的合理用量 。

4 　框架 —剪力墙结构的水平作用效应问题

在高层建筑结构设计中

,

随着建筑物高度的增加

,

竖向荷载

的作用逐渐退居次要地位

,

而水平荷载作用则上升为主要的控制

地位 。工程实践发现

,

框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力

数值较大

,

水平位移值也较大 。因此

,

在框 —剪结构设计中

,

竖向

荷载作用下的水平作用效应也应予综合考虑 。

1)

应尽量减少竖

向荷载的偏心作用对结构产生的不利影响 。由于框架的轴向变

形引起的水平位移与剪力墙弯曲变形引起的水平位移不一致

,

使

框架和剪力墙之间存在着相互作用的水平力

,

从受力的角度分

析

,

若忽略了竖向荷载所引起的框架与剪力墙间的水平力变化

,

对剪力墙来说是偏于安全的

,

而对于框架来说是偏于不安全的 。

2)

结构计算时

,

不同的加载模式对结构内力有一定的影响 。因

此

,

设计时应根据加载情况对构件截面及内力予以调整 。

5 　结语

1)

在框架 —剪力墙结构设计中

,

剪力墙刚度的确定除了必须

满足强度条件外

,

还必须使结构具有一定的侧向刚度 。因此

,

剪

力墙刚度的大小将直接影响到结构的安全性及工程造价 。在框

—剪结构初步设计阶段

,

简捷 、

正确地确定框剪结构中剪力墙最

优数量

,

不但可避免重复 、

繁琐的结构刚度调整计算

,

还可以达到

经济的目标 。

2)

工程实践发现

,

框架在竖向荷载作用下产生的最

大层剪力数值较大

,

水平位移值也较大 。因此

,

在框架 —剪力墙

结构设计中

,

竖向荷载作用下的水平作用效应也应予综合考虑 。

参考文献

:

[1 ]

　赵西安

.

钢筋混凝土高层建筑结构设计

[ M ] .

北京

:

中国建

筑工业出版社

,1992.

[ 2 ]

　

J GJ 3

2

91 ,

钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范

[ S] .

[ 3 ]

　王治平

.

钢筋混凝土框架 —剪力墙抗震性能研究

[J ] .

西安

冶金建筑学院学报

,1992 (3) :55

2

58.

[ 4 ]

　陈泽钊

.

某超限高层框支剪力墙结构减震分析

[J ] .

山西建

筑

,2008 ,34 (9) :92

2

93.

Research on optimized design f or fra me

2

shearing wall high

2

rise buil dings structure

Abstract : According to t he characteristic of frame

2

shearing wall. The paper mainly discusses t he factors which influence t he volume of t he

shearing walls , points out some suggestions to identify t he reasonable volume of t he shearing walls , and indicates t he horizontal effect of t he

frame

2

shearing wall structure , so as to improve t he structural design of t he frame

2

shearing walls.

Key words : high

2

rise building , frame

2

shearing wall , quantity of shearing wall , structural design

・

9

7

・