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框架-剪力牆結構的那些事兒

圖文 更新时间:2025-02-25 21:58:23

作者:蛋蛋醬

框架-剪力牆結構的那些事兒(框架-剪力牆結構的那些事兒)1

框架-剪力牆結構

框架-剪力牆結構作為一種常用的結構形式,結合了框架結構和剪力牆結構的一些特點,可在提高的建築的靈活性同時保證結構的抗震性能。

也由于結合了框架和剪力牆的結構特點,在進行設計時常需要在框架結構,剪力牆結構,框架剪力牆結構等多個章節裡翻來翻去,如同一隻忙碌的八爪魚。同時,由于《高規》和《抗規》對于結構形式認定的差異,也造成了設計時參數、限值和構造方面的争議。

筆者通過最近做的混凝土框架-剪力牆結構項目,梳理了規範中對于框架-剪力牆結構的基本内容,對比了在不同規範間條文的差異下的設計取值,并總結了一下個人在做框架-剪力牆結構的一個設計思路。

希望對大家能有些許幫助。

01、規範認定

根據《高規》8.1.3條,以規定水平力作用下結構底層框架部分承受的地震傾覆彎矩占總地震傾覆彎矩的百分比,來認定結構是不是一個正經八百的框架-剪力牆結構。

MC/M0<10%,約等于剪力牆結構,按剪力牆結構設計,僅有的一點框架可以按框架-剪力牆結構設計。

MC/M0<10%~50%,最正宗的,不管走到哪裡都沒有異議的标準框架-剪力牆結構。

MC/M0<50%~80%,有争議的,框架部分需要按框架結構設計的框架框架-剪力牆結構。

『在這裡有兩個部分規範條文有差異:

一是結構的最大适用高度:

《高規》8.1.3條

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《抗規》2016版,6.1.3條文說明

框架-剪力牆結構的那些事兒(框架-剪力牆結構的那些事兒)2

考慮到《抗規》出版年份更新,且“适當”一詞難以量化,筆者認為采用框架結構的适用高度比較合理。

二是剪力牆部分抗震等級和軸壓比的取值:

《高規》8.1.3條條文說明

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《抗規》2016版,6.1.3條

框架-剪力牆結構的那些事兒(框架-剪力牆結構的那些事兒)5

對于高度在60m以下的建築,在抗震等級選取方面,出現差異。

此處《高規》的描述更為清晰,而《抗規》的"可以"二字優先級不高,因此可以按《高規》執行。

MC/M0>50%~80%,也叫做少牆框架,雖然有牆但仍是框架,各種指标宜按框架結構設計,或進行包絡設計。

02、内力調整

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『内力調整可歸納為以下幾項:

1.未經調整,指未經過其他調整,但是應滿足剪重比的要求,剪重比判别優先于内力調整

2.如結構中有薄弱層,則應先進行薄弱層的調整,薄弱層的調整優先于剪重比的判别

3.僅調整地震作用的單項内力

4.地下室框架的地震剪力可不調整

5.少量框架的剪力牆結構的框架也可不調整

6.框架柱剪力、彎矩調整,軸力不調整

7.框架梁剪力、彎矩調整,内力調整系數可取上下層柱調整系數的平均值

8.《高規》9.1.2條,H≤60m的框筒結構也要按本條進行調整

03、剪力牆的平面布置

1.宜均勻布置在建築物周邊,平面形狀變化及恒載較大的部位,間距不宜過大

2.建築平面形狀凹凸,宜布置在凸出部分的端部附近;

3.宜布置T形、L形和[形等,不宜布置一字形

4.單片剪力牆底部承擔的水平剪力不應超過結構底部總水平剪力的30%

5.宜貫通建築全高,宜避免剛度突變

6.樓、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側力結構結合布置;

7.各主軸方向的側向剛度接近。

8.長矩形平面或平面有一部分較長的建築

9.橫向(短邊)滿足下表,縱向(長邊)不宜集中布置在兩盡端

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今天有人問我間距大了怎麼辦?

怎麼辦?加牆呗。什麼沒得加?那就改方案?随即,猝。

規範中隻對長矩形截面的剪力牆間距做了要求,對其他截面的間距并沒有一個量化的指标。筆者認為,這裡的間距不宜過大應和均勻布置結合考慮。

為滿足傾覆力矩占比的要求,剪力牆的數量是有限的,有限的剪力牆在一部分區域間距過大,必然導緻其在别的區域過分集中,因此有“單片剪力牆底部承擔的水平剪力不應超過結構底部總水平剪力的30%的要求”,用于控制某一主要牆肢出現問題,其他牆肢無法承擔轉嫁來的地震作用,造成結構整體安全問題。

另剪力牆布置于建築物周邊附近,可最大限度的增強結構的抗扭能力,因此類似凸出的部分的端部,建築周圈部位都是比較高效的布置方式。

至于結合樓梯,井道,上下均勻等,都是常見手法,别的地方也不會給一片牆,就别想太多了。

04、構造要求

1.剪力牆最小配筋率:抗震0.25%,非抗震0.2%

帶邊框的剪力牆:

2.厚度:一、二級的底部加強部位≥200mm,其他≥160mm

3.邊框梁:框架梁高=該榀框架梁,暗梁高=兩倍牆厚,抗震等級同剪力牆

4.邊框柱:邊框柱是牆不是柱,軸壓比和配筋要同時滿足框架柱和剪力牆要求,與7.2.15端柱要求不同。(參考《抗規》6.5.1條文說明)端柱主要是用來約束牆體并提高牆體平面外的穩定性,而邊框柱主要與梁或暗梁形成閉合的邊框,給抗震牆提供平面内約束。

*剪力牆端部的縱向受力鋼筋應全部配置在邊框柱截面内

*截面同該榀框架其他柱

*符合框架柱的構造要求

*底部加強部位箍筋宜沿全高加密

*帶邊框剪力牆上的洞口緊鄰邊框柱時,邊框柱的箍筋宜沿全高加密。

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05、設計步驟

根據建築平面和房屋高度初步判斷是否用采用框架-剪力牆結構

根據建築平面布置主體框架

結合建築平面布置剪力牆

設置基本計算參數和簡單的荷載信息

試算(參考“四大名著”)這裡推薦采用不帶地下室的絕對嵌固的計算模型的底層傾覆力矩比值來判斷

依據試算結果中的框架傾覆力矩占比結合《高規》8.1.3條,通過調整每個方向的牆體數量,盡量使得框架傾覆力矩占比在10%~80%之間。下圖區域:

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核對結構指标,注意MC/M0在不同區域時,對結構形式的選取、房屋最大适用高度的認定,抗震等級的取值、以及彈性層間位移角限值、軸壓比限值、抗震縫寬度都是不同的,可以參考認定一欄分别查表。

其他要求

◇ 帶邊框的剪力牆厚度,一、二級剪力牆的底部加強部位不應小 200mm,其他情況下不應小于 160mm

◇ 對于框架梁、柱中心線偏心距,9度不應大于該方向柱截面的1/4,6-8度大于該方向柱截面的1/4時,采取水平加腋等措施。

◇ 剪力牆的豎向、 水平分布鋼筋的配筋率,抗震設計時均不應小于 0.25% ,非抗震設計時均不應小于 0.20%,綜合各本規範,豎向和水平分布鋼筋的直徑不宜小于10mm且不宜大于剪力牆厚度的1/10,間距不宜大于300。

◇ 特一級剪力牆的豎向、 水平分布鋼筋的最小配筋率,底部加強部位0.4%,其他部位0.35%。

06、一點思考

☆ 在布置框架剪力牆結構的剪力牆時,要多多嘗試,盡可能的避免抗震不利結構出現;

☆ MC/M0能控制在10%~50%之間設計起來最為清晰明朗,各個規範中的條文也比較統一;

☆ 如受現實條件制約,隻能做少量剪力牆的框架結構,對于适用高度、抗震等級等指标要加強注意,對規範不一緻的問題盡可能先征詢審圖,避免認定不一緻造成的反複。

參考文獻:

GB 50011-2010《建築抗震設計規範》2016版

GB 50010-2010《混凝土結構設計規範》

GJ 3-2010《高層建築混凝土結構技術規程》

朱炳寅,高層建築結構技術應用與分析

朱炳寅,建築抗震設計規範應用與分析

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