框剪結構二道防線的設計

高新華??

【摘要】作者從理論入手，對框架——剪力墻結構二道防線問題作了較為詳盡的分析，為結構設計人員理順了思路，找到了問題的關鍵部分，并提出了相應的解決方法。

【關鍵詞】框架剪力墻結構；二道防線；剪力調整；結構底部；總剪力

The design of two lines of defense for frame shear structure

Gao xin-hua

（Weifang highway bridge engineering development centerWeifangShandong261041）

【Abstract】The author starting from the theory of frame shear wall structure of the two line of defense for a more detailed analysis， straighten out the idea for the design staff， find the key part of the problem， and put forward the corresponding solutions.

【Key words】Frame shear wall；Structure two lines of defense shear adjustment；Structure bottom shear force

1. 框架剪力墻二道防線的涵義。

（1）作為抗震結構體系，應該盡量將結構超靜定次數設計的高一些，例如可通過設置多道抗震防線等方式，使結構體系具備最大可能數量的內部、外部贅余度，有意識地建立起一系列在大震作用下有效分布的屈服區，這樣，結構就能夠吸收和耗散大量的地震能量，不至于倒塌，即使一旦破壞也易于修復。

（2）對于純框架結構來說，一般房屋內部空間較大，柱距較大，自重輕，建筑功能布置起來較靈活，但無論地震作用來自哪個方向，其抗側力構件都只有框架柱，整體剛度較小，相對贅余度也較小。在罕遇地震來臨時，一旦框架這道防線遭到破壞，結構將喪失全部承載力而致倒塌。所以框架結構通常只用于層數較低的建筑物。

（3）對于抗震墻結構來說，墻肢較長，墻體較多，相對側向剛度大，空間整體性好，贅余度大，抗震性能較好。但因墻體多而長，所以內部空間布置不夠靈活。一般比較適合于住宅、公寓等居住性建筑。

（4）而框架-抗震墻結構及框剪結構則在一定程度上克服了純框架和純抗震墻結構的缺點，發揮了各自的長處，剛度較大，自重較輕，平面布置較靈活，結構變形亦較均勻。因此，框架-抗震墻結構在辦公樓、旅館等公共建筑中得到了廣泛的應用。

（5）框剪結構采用的是兩重抗側力體系：在強烈地震襲擊下，由于剪力墻（筒體）的抗側剛度比較大，可以分擔大部分的地震力，所以較容易首先開裂或者破壞，作為第一道防線。這第一道防線遭到屈服破壞后，框架部分作為第二道防線立刻承擔起抵擋住后續的地震動沖擊的能力，保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。

2. 關于框剪結構中框架剪力調整的問題

（1）大震作用下，框架剪力墻結構中的剪力墻破壞后，引起塑性內力重分布，框架將承受第一道防線剛度退化之后轉移出來的內力，故此時框架承受的剪力會比多遇地震下只按彈性分析設計出來的內力增大，因而框架必須具備足夠的強度和剛度才能承擔起第二道防線的任務，這就需要對框架結構承擔的剪力予以適當的調整，以提高框架的設計內力，從而實現它第二道防線的功能。

（2）當然，如果各層框架柱的地震總剪力均大于其結構底層總剪力（包括剪力墻和框架柱）的20%，一般認為此種情況的框架能夠勝任作為第二道防線的任務，不需要調整內力。

（3）但如果不滿足此條件，則需要對框架柱的總剪力Vf進行調整，以保證框架能夠承擔起由墻轉移出來的地震作用，發揮第二道防線的功能。此種情況下的框架柱總剪力Vf按下式調整：

Vf≥min（0.2VO，1.5Vf，max） （公式1）

即調整后的各層框架總剪力Vf取0.2 VO和1.5 Vf，max二者的較小值。

式中：VO——對應于地震作用標準值的結構底層總剪力（若框架柱數量從下至上分段按規律變化，則應取每段的對應于地震作用標準值的結構底層總剪力）。

Vf，max——對應于地震作用標準值且未經調整的各層框架承擔的地震總剪力中的最大值（若框架柱數量從下至上分段按規律變化，則可取每段中的對應于地震作用標準值且未經調整的各層框架承擔的地震總剪力中的最大值）。

（4）框架總剪力調整后，應按相應比例調整每根柱及與之相連的框架梁的剪力及端部彎矩標準值（框架柱的軸力可不予調整）。

（5）當然，對于僅設置少量框架柱的剪力墻結構（框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結構總地震傾覆力矩的10%），此時的框架部分可以不考慮二道防線的作用，無須進行剪力調整。

3. 結語

實際工程中，應對剛度、剪力等力學參數及計算結果認真分析，與其他專業協同合作，盡量合理地布置框架和剪力墻，切不應不顧概念設計隨意布置，導致將框架設計的過于薄弱。因為如果框架本身剪力較弱，按規范規定經過剪力調整后，梁、柱的內力可能會增大許多，有可能導致梁柱嚴重超筋，甚至設計無法進行的情況。所以應該以充足的理論依據做指導，加強概念設計的應用，這樣才能夠理清設計思路，合理解決具體問題。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準 建筑抗震設計規范GB50011-2010.

[2]中華人民共和國行業標準 高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2010.

[3]建筑結構設計常見及疑難問題解析——中國建筑工業出版社出版 徐建主編.

[文章編號]1619-2737（2017）03-27-603

[作者簡介] 高新華，男，2010年7月畢業于南開大學EMBA專業，學歷：工商碩士，職稱：高級工程師。