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摘要：本文根据建筑结构设计的工作经验，结合某高层建筑结构设计，通过具体的设计分析，对高层建筑结构体系中框架-剪力墙结构设计的特点进行了简要的概述与分析，指出了在高层建筑结构设计过程中应注意的问题，以提高建筑结构设计的经济性和安全性。
关键词：框架-剪力墙结构；结构设计；要点分析
Abstract: According to the structural design of the work experience, combined with high-rise building structure design, the specific design analysis, the frame system of high-rise building structure design of shear wall structure characteristics were summarized and analyzed briefly, points out the node should pay attention to the structure design in high-rise buildings, in order to improve the economic and the safety of building structure design.
Key words: frame - shear wall structure; structural design; key points
中图分类号：TU2 文献标识码：文章编号:
框架-剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度，框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。框架剪力墙结构中，由于剪力墙的侧向刚度比框架大的多，剪力墙数量的确定及合理的布置对结构的整体刚度和刚度中心位置有很大影响，合理的布置剪力墙的数量能有效的防止地震的危害。因此设计人员对剪力墙结构的受力、变形特性的掌握和理解就显得非常重要，通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学的布置剪力墙，合理设计。
1 工程概况
本工程为中国某集团新建厂区办公楼工程。分为地下为1层，地上主体为14层，两侧附属房各2层，工程位于6度区，屋顶主体高度为50.1m，裙房高度为9.6米。地下一层主要为各类设备用房、库房和汽车库。裙房首层部分为厂区产品展示及大型会议室，裙房二层部分为企业文化展示及活动室等，裙房屋顶设空中花园。主楼部位首层为办公入口大堂，上为两层高共享空间，1~3层主要为档案室、小型会议室、接待室等共用空间。标准层为开放式办公及会议室等，后期建设方装修分割房间。
2 设计分析
2.1 场区水文地质条件及基础设计水位的确定
该区地下水主要赋存于第③层粗砾砂、第④层碎石、第⑤层砂质粘性土中，类型为第四系孔隙水，属承压水。稳定地下水位等势面自西北向东南微倾，稳定地下水位埋深为0.60～1.80米，稳定地下水位标高为5.11～7.81米。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，根据场地环境地质条件，按Ⅱ类环境类型评价地下水对混凝土结构无腐蚀性；根据地层渗透性评价地下水对混凝土结构无腐蚀性。地下水对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性。地下水对钢结构具有弱腐蚀性。抗浮、防渗的设防水位标高按设计场地整平标高6.2m考虑。
2.2地基基础方案
本工程基底标高在－11.10m~－12.20m，基础持力层为强风化花岗岩和中风化花岗岩，承载力特征值分别为800 kPa和1600 kPa，可以满足办公楼地基承载力需要；因此，本工程基础采用独立基础加防水底板的形式，独立基础底标高-6.300，板底标高-6.300。由于本工程抗浮设防水位很高，经验算需采取抗浮措施。拟设置抗浮锚杆作为抗浮措施。
2.3抗侧力体系
本工程结构采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系；上部结构嵌固层设在（±0.00）楼板处；剪力墙的底部加强区范围为：地下1~地上3层。
2.4屋盖及楼盖结构
本工程主体地下部分楼面采用现浇主框架梁+次梁+厚板的楼盖体系（作为嵌固端）； 地上部分楼面采用现浇主框架梁＋次梁楼盖体系；对于有较大孔洞的楼面，拟采取加强孔洞周围楼板的厚度及配筋以及加大洞口边梁截面尺寸等措施，提高建筑物的整体刚度；裙房部分建设方设置为大型会议室，中间跨度无柱，跨度为18米，拟采用网梁楼盖技术。
2.5抗震缝、沉降缝、伸缩缝的设置
本工程裙房部分和高层部分之间建筑荷载差别较大，存在一定的沉降差异。但因高层部分持力层为中风化花岗岩，经初步计算分析，两部分的沉降差较小，满足设计要求，故本工程不设永久后浇带，仅设施工后浇带，以防止混凝土因收缩引起开裂；为减小地下室结构较长所带来的混凝土收缩和温度应力等对结构的不利影响，除设置后浇带外，拟采取以下措施：1）设计。适当提高基础外墙及地下室顶板的最小配筋率，顶板采用双层双向贯通配筋；2） 材料。混凝土原材料应采用低收缩、低水化热的水泥，控制基础外墙及底板的混凝土强度等级，使用60天的混凝土强度指标。基础外墙、顶板及地上的裙房顶层及主楼顶层的混凝土加入适量抗裂纤维；同时应严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量；3）施工。施工单位应采取有效的施工工艺和措施，并控制混凝土的浇筑时间和浇筑温度，以便部分抵消混凝土收缩和温度应力对结构的不利影响。
3 设计时各方面应注意的要点
3.1高层框架-剪力墙房屋地基基础设计时的注意点
1）要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里，要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。
2）在满足承载力和变形的基本要求下，盡量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发，综合考虑场地土层的分布情况及稳定性，土层的物理力学性质，建筑物的体型、结构类型和荷载性质与大小，还要考虑地下水的影响。
3）一般采用条形基础或独立基础。一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸，然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用;而在进行基础截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。
4）在地基处理时，要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力学的基本原理和重视当地的实际工程经验。
5）要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念，通过增设基础联系梁和基础圈梁等措施来保证。
3.2框架-剪力墙结构中主要的设计要点：
1)框剪结构中剪力墙的设置数量问题
在框架-剪力墙结构中，框架和剪力墙是协同工作的竖向构件，共同在承担水平力及地震剪力。《高規》8.1.3条明确规定：当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时，按照框架-剪力墙结构进行设计，但框架部分的抗震等级和轴压比限制宜按框架结构的规定采用。这说明剪力墙设置数量有一个下限，保证框剪结构的整体性及受力特性。相反，《高规》8.1.4条规定：各层框架总剪力应大于0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值。也就是说，剪力墙不能无限增加，便于发挥框架的抗侧立性能，做到经济合理，充分发挥框架剪力墙的优势。
2）确定框剪结构的剪力墙的结构布置
剪力墙布置应考虑“均匀、对称、分散、周边”的原则，平面布置中尽量使刚度中心与重力中心重合或尽量靠近，以避免产生显著的扭转。抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。剪力墙长度不要太长，《高规规定》各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8，根据多年设计经验，剪力墙长度宜控制在6米范围内，如果工程特别需要加大剪力墙的长度时，可采用墙体开洞的方式来改变墙体的刚度。
框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系；抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。根据多年设计经验，且经过对比多种方案本次项目采用以下剪力墙布置方案。经计算，各参数及指标均满足规范要求。
3)框架剪力墙结构中主要应注意的构造要求
剪力墙的竖向、水平分布钢筋的配筋率，抗震设计时不应小于0.25%，并应布置至少双排布置。各排分布筋之间应设置拉筋，拉筋的直径不应小于6mm、间距不应大于600mm。
在抗震设防地区，应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则，以形成延性框架。与剪力墙相连的边框柱应与该榀框架其他柱的截面尺寸相同。
4 结束语
总之，框架-剪力墙结构是由框架柱及剪力墙共同承担竖向力、抵抗水平力的结构形式，结构设计中应根据实际情况做好结构分析，多做方案比较。计算机的精确计算并不能解决高层结构复杂化所带来的若干问题。这就需要结构设计人员运用自己的知识与经验做出正确的判断，采取合理的整体结构和构造措施以满足结构各项性能指标。因此，结构设计人员应不断的学习和提高，建立结构受力和变形的各种概念，吸取结构事故各方面的经验教训，重视结构试验研究成果，精心设计出技术先进、安全可靠、经济合理的高层建筑。
关键词：框架-剪力墙结构；结构设计；要点分析
Abstract: According to the structural design of the work experience, combined with high-rise building structure design, the specific design analysis, the frame system of high-rise building structure design of shear wall structure characteristics were summarized and analyzed briefly, points out the node should pay attention to the structure design in high-rise buildings, in order to improve the economic and the safety of building structure design.
Key words: frame - shear wall structure; structural design; key points
中图分类号：TU2 文献标识码：文章编号:
框架-剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度，框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。框架剪力墙结构中，由于剪力墙的侧向刚度比框架大的多，剪力墙数量的确定及合理的布置对结构的整体刚度和刚度中心位置有很大影响，合理的布置剪力墙的数量能有效的防止地震的危害。因此设计人员对剪力墙结构的受力、变形特性的掌握和理解就显得非常重要，通过充分运用概念设计把握结构的整体性，科学的布置剪力墙，合理设计。
1 工程概况
本工程为中国某集团新建厂区办公楼工程。分为地下为1层，地上主体为14层，两侧附属房各2层，工程位于6度区，屋顶主体高度为50.1m，裙房高度为9.6米。地下一层主要为各类设备用房、库房和汽车库。裙房首层部分为厂区产品展示及大型会议室，裙房二层部分为企业文化展示及活动室等，裙房屋顶设空中花园。主楼部位首层为办公入口大堂，上为两层高共享空间，1~3层主要为档案室、小型会议室、接待室等共用空间。标准层为开放式办公及会议室等，后期建设方装修分割房间。
2 设计分析
2.1 场区水文地质条件及基础设计水位的确定
该区地下水主要赋存于第③层粗砾砂、第④层碎石、第⑤层砂质粘性土中，类型为第四系孔隙水，属承压水。稳定地下水位等势面自西北向东南微倾，稳定地下水位埋深为0.60～1.80米，稳定地下水位标高为5.11～7.81米。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，根据场地环境地质条件，按Ⅱ类环境类型评价地下水对混凝土结构无腐蚀性；根据地层渗透性评价地下水对混凝土结构无腐蚀性。地下水对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性。地下水对钢结构具有弱腐蚀性。抗浮、防渗的设防水位标高按设计场地整平标高6.2m考虑。
2.2地基基础方案
本工程基底标高在－11.10m~－12.20m，基础持力层为强风化花岗岩和中风化花岗岩，承载力特征值分别为800 kPa和1600 kPa，可以满足办公楼地基承载力需要；因此，本工程基础采用独立基础加防水底板的形式，独立基础底标高-6.300，板底标高-6.300。由于本工程抗浮设防水位很高，经验算需采取抗浮措施。拟设置抗浮锚杆作为抗浮措施。
2.3抗侧力体系
本工程结构采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系；上部结构嵌固层设在（±0.00）楼板处；剪力墙的底部加强区范围为：地下1~地上3层。
2.4屋盖及楼盖结构
本工程主体地下部分楼面采用现浇主框架梁+次梁+厚板的楼盖体系（作为嵌固端）； 地上部分楼面采用现浇主框架梁＋次梁楼盖体系；对于有较大孔洞的楼面，拟采取加强孔洞周围楼板的厚度及配筋以及加大洞口边梁截面尺寸等措施，提高建筑物的整体刚度；裙房部分建设方设置为大型会议室，中间跨度无柱，跨度为18米，拟采用网梁楼盖技术。
2.5抗震缝、沉降缝、伸缩缝的设置
本工程裙房部分和高层部分之间建筑荷载差别较大，存在一定的沉降差异。但因高层部分持力层为中风化花岗岩，经初步计算分析，两部分的沉降差较小，满足设计要求，故本工程不设永久后浇带，仅设施工后浇带，以防止混凝土因收缩引起开裂；为减小地下室结构较长所带来的混凝土收缩和温度应力等对结构的不利影响，除设置后浇带外，拟采取以下措施：1）设计。适当提高基础外墙及地下室顶板的最小配筋率，顶板采用双层双向贯通配筋；2） 材料。混凝土原材料应采用低收缩、低水化热的水泥，控制基础外墙及底板的混凝土强度等级，使用60天的混凝土强度指标。基础外墙、顶板及地上的裙房顶层及主楼顶层的混凝土加入适量抗裂纤维；同时应严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量；3）施工。施工单位应采取有效的施工工艺和措施，并控制混凝土的浇筑时间和浇筑温度，以便部分抵消混凝土收缩和温度应力对结构的不利影响。
3 设计时各方面应注意的要点
3.1高层框架-剪力墙房屋地基基础设计时的注意点
1）要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里，要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。
2）在满足承载力和变形的基本要求下，盡量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发，综合考虑场地土层的分布情况及稳定性，土层的物理力学性质，建筑物的体型、结构类型和荷载性质与大小，还要考虑地下水的影响。
3）一般采用条形基础或独立基础。一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸，然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用;而在进行基础截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。
4）在地基处理时，要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力学的基本原理和重视当地的实际工程经验。
5）要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念，通过增设基础联系梁和基础圈梁等措施来保证。
3.2框架-剪力墙结构中主要的设计要点：
1)框剪结构中剪力墙的设置数量问题
在框架-剪力墙结构中，框架和剪力墙是协同工作的竖向构件，共同在承担水平力及地震剪力。《高規》8.1.3条明确规定：当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时，按照框架-剪力墙结构进行设计，但框架部分的抗震等级和轴压比限制宜按框架结构的规定采用。这说明剪力墙设置数量有一个下限，保证框剪结构的整体性及受力特性。相反，《高规》8.1.4条规定：各层框架总剪力应大于0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值。也就是说，剪力墙不能无限增加，便于发挥框架的抗侧立性能，做到经济合理，充分发挥框架剪力墙的优势。
2）确定框剪结构的剪力墙的结构布置
剪力墙布置应考虑“均匀、对称、分散、周边”的原则，平面布置中尽量使刚度中心与重力中心重合或尽量靠近，以避免产生显著的扭转。抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。剪力墙长度不要太长，《高规规定》各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8，根据多年设计经验，剪力墙长度宜控制在6米范围内，如果工程特别需要加大剪力墙的长度时，可采用墙体开洞的方式来改变墙体的刚度。
框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系；抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。根据多年设计经验，且经过对比多种方案本次项目采用以下剪力墙布置方案。经计算，各参数及指标均满足规范要求。
3)框架剪力墙结构中主要应注意的构造要求
剪力墙的竖向、水平分布钢筋的配筋率，抗震设计时不应小于0.25%，并应布置至少双排布置。各排分布筋之间应设置拉筋，拉筋的直径不应小于6mm、间距不应大于600mm。
在抗震设防地区，应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则，以形成延性框架。与剪力墙相连的边框柱应与该榀框架其他柱的截面尺寸相同。
4 结束语
总之，框架-剪力墙结构是由框架柱及剪力墙共同承担竖向力、抵抗水平力的结构形式，结构设计中应根据实际情况做好结构分析，多做方案比较。计算机的精确计算并不能解决高层结构复杂化所带来的若干问题。这就需要结构设计人员运用自己的知识与经验做出正确的判断，采取合理的整体结构和构造措施以满足结构各项性能指标。因此，结构设计人员应不断的学习和提高，建立结构受力和变形的各种概念，吸取结构事故各方面的经验教训，重视结构试验研究成果，精心设计出技术先进、安全可靠、经济合理的高层建筑。