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摘要：框剪结构集框架结构布局灵活、剪力墙结构刚度较大的优点于一身,使得该种结构体系具有较好的延性和整体性。目前框剪结构已被广泛的应用于公用建筑、住宅等高层建筑中。本文主要探讨了框剪结构设计中剪力墙数量、构布置、抗震等重要问题。
关键词：剪力墙数量；结构布置；抗震设计
Abstract: set frame shear structure frame structure flexible layout, the advantages of the shear wall structure stiffness is bigger, makes the structure has good ductility and integrity. The current frame shear structure has been widely used in public buildings, residential and so on in the high-rise building. This paper mainly discusses the shear wall quantity in the design of frame shear structure, structural layout, seismic and other important issues.
Key words: shear wall quantity; The structure arrangement; Seismic design
中图分类号：TU973+.31文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
框架-剪力墙结构，俗称为框剪结构。主要结构是框架，由梁柱构成，小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。
一、剪力墙数量设计
在设计中既要满足位移限值的要求，又要充分发挥框剪结构中各抗侧力构件的作用，做到安全、经济合理是设计的根本目的。要做到这一点就要确定剪力墙的合理数量。
1、剪力墙是框剪结构中的主要抗侧力构件，因此剪力墙的用量与框剪结构的平面布置有关，一般应按“分散、均匀、周边、对称”的原则布置。分散即是剪力墙的布置应考虑地震力分散作用于大致相等的多片剪力墙上，以免地震力集中造成主要剪力墙破坏，而其余剪力墙和框架因较弱而难以承受。均匀是指同方向的各片剪力墙应比较均匀地布置在建筑平面的各个区段，而不是集中于某一区段内，每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40％，以防止因楼盖过大的水平变形导致地震力在各框架间的不均匀分配；对称是指剪力墙尽量对称布置以减弱地震时结构的扭转效应；周边是指剪力墙应尽量沿结构周边布置而提高结构整体抗扭能力，因此时获得结构抗力的最大水平力臂。
2、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加而加大。随着剪力墙的增多、结构刚度变大、周期缩短，相应的地震作用就会越强。为能充分发挥框架一剪力墙体系的结构特性，剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩值应不少于总地震弯矩值的50%。当结构底部剪力过小宜适当增加剪力墙用量来提高结构刚度保证安全，一般来讲多设剪力墙对抗震是有利的——“墙越多震害越轻”是指剪力墙越多结构刚度越大，但墙越多吸收的地震能量也越多，所以剪力墙不能无限制增加，需根据实际情况适当增加以满足底部一般剪力要求。当地震力过大宜适当减少剪力墙用量以求合适的经济技术指标。
3、剪力墙数量的设置还应考虑抗震设防烈度、近场远场的影响、场地土、结构侧移限值等方面的因素。在满足规范规定的位移限值条件下，剪力墙数量应尽量减少，并能充分发挥框架承担0．2V。楼层总剪力的作用，这样结构的地震反应相对小，且做到经济合理。
二、框剪结构的结构布置
（一）平面布置
一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则。在平面布置中,尽量使刚度中心与荷载合力中心重合或尽量靠近,以避免产生显著的扭转;尽量使每片墙肢长度不要太长,在同刚度情况下多布置一些墙片,以便受力不过分集中;笔者近年来的实践中,对单肢墙片的长度控制在6m以内,对过长的墙肢或刚度大的剪力墙采用开施工计算洞口的措施化小单元,通过连梁连结,提高了其延性,在计算中其效果也比较好。
（二）竖向布置
高层结构在竖向布置方面,要求沿高度结构侧向刚度比较均匀,构件截面由下至上逐渐减小,避免突变。
（三）填充墙布置
在平面和竖向布置中,填充墙刚度对框剪结构的总体影响是不能忽略的。其布置也应本着均匀、对称的原则进行;同时建议在高层框剪结构中采用轻质新材料,一方面降低建筑物自重,另一方面减轻对总体刚度的影响。
三、竖向荷载作用下框剪结构的水平作用效应分析
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。然而，通过对上述两幢框一剪结构建筑物的内力分析发现，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，在框一剪结构设计中，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。在实际工程中，竖向荷载是逐层增加的，框架与剪力墙间的轴向变形差异，均在施工时逐层给予调整。而在结构电算时，如果将竖向荷载一次加在结构上，就会使得柱与剪力墙的轴向变形差异较实际情况增加，从而引起某些构件的内力与实际情况不符。因此，设计时應根据加载情况对构件截面及内力予以调整。
四、复合材料节点设计
提高节点的强度和延性仅靠增加箍筋效果并不显著，而采用钢纤维砼和劲性砼梁柱节点效果较好。由于劲性钢材或钢纤维与砼的共同工作，使得节点区砼的受力性能特别是剪切变形大大改善，延性和耗能能力显著提高，同时提高整体结构的抗震性能：
1、实行机构控制，实现总体屈服机制。在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰，对塑性铰发生的区域、顺序及塑性程度进行控制，使得结构在强震时能形成最佳耗能机构。在水平作用下，使水平构件先于竖向构件屈服，最后竖向构件底部屈服。
2、使结构的刚度和承载力相匹配。在框剪结构中，如剪力墙数量多、厚度大，刚度自然也大，但会导致结构自振周期减小，总水平地震作用增大；反之刚度小，地震力也变小。所以，要根据建筑的重要性、装修等级和设防烈度来综合这一对矛盾，以确定出结构的侧移限值，从而定出抗震墙的数量、厚度，做到既安全又经济。
3、使结构的刚度和延性相匹配。剪力墙和框架在刚度、弹性极限变形值和延性系数方面的差异使得框剪结构的抗震性能大打折扣，造成各构件不能同步协调地发挥材料抗力而出现先后破坏被各个击破的情况，大大降低了结构中各构件的利用效率和整体的抗震可靠度。所以，协调各抗侧力构件的刚度和延性相匹配是工程设计中的一条重要抗震设计原则。
五、框支剪力墙抗震设计
改善和提高框支剪力墙抗震性能的基本思路大体分为两类：
1、从选型上着手，通过调整各层间刚度，使各层刚度相差不大或尽量减小各层间的刚度差。可供选择的方案有：对每片抗侧力结构的刚度进行调整；对过渡层刚度进行调整；在框支墙基础上在底部四周增加抗侧移的墙或柱，形成所谓的大底盘大空间结构；在剪力墙上设人为竖缝等。各种方案都有其相应的适用范围和条件：第一种处理方案为保证底层有较大的空间，刚度调整的幅度不变大，所以采用第一种处理方案时结构的抗震性能不会有明显提高；第二种处理方法必须在满足楼面有足够整体性及刚度条件下，才能有效提高结构的抗震性能：第三种方案要求在结构的底部设置裙房，须较大的占地面积：第四种方案主要是针对低矮剪力墙在强震下常发生剪压破坏，引起剪力墙延性差的情况提出的。
2、从配筋上着手；为保证框支柱的延性和提高柱的抗侧刚度，可在柱内埋置。
结束语
在对框剪结构进行设计时，可以根据业主的不同需求，合理确定剪力墙的数量，灵活布局，在适当的部位设置具有相当大刚度的剪力墙，保证框剪结构的稳定性。同时对于抗震设计也要特别用心，使其具有较好的延性、整体性，较高的承载力，较强的吸收地震力的能力。
总的来说，做为结构设计人员应加强学习,了解新技术,积累工作经验,设计出更多的安全适用、经济合理的优秀作品。
参考文献
[1]GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S]
[2]GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S]
[3]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[4] 张俏.高层剪力墙结构设计中常遇问题的解决方法[J].建筑结构，2006(6).
[5]季静.基于性能的抗震设计方法在剪力墙结构中的应用[J].地震工程与工程振动，2006(3).
关键词：剪力墙数量；结构布置；抗震设计
Abstract: set frame shear structure frame structure flexible layout, the advantages of the shear wall structure stiffness is bigger, makes the structure has good ductility and integrity. The current frame shear structure has been widely used in public buildings, residential and so on in the high-rise building. This paper mainly discusses the shear wall quantity in the design of frame shear structure, structural layout, seismic and other important issues.
Key words: shear wall quantity; The structure arrangement; Seismic design
中图分类号：TU973+.31文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
框架-剪力墙结构，俗称为框剪结构。主要结构是框架，由梁柱构成，小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。
一、剪力墙数量设计
在设计中既要满足位移限值的要求，又要充分发挥框剪结构中各抗侧力构件的作用，做到安全、经济合理是设计的根本目的。要做到这一点就要确定剪力墙的合理数量。
1、剪力墙是框剪结构中的主要抗侧力构件，因此剪力墙的用量与框剪结构的平面布置有关，一般应按“分散、均匀、周边、对称”的原则布置。分散即是剪力墙的布置应考虑地震力分散作用于大致相等的多片剪力墙上，以免地震力集中造成主要剪力墙破坏，而其余剪力墙和框架因较弱而难以承受。均匀是指同方向的各片剪力墙应比较均匀地布置在建筑平面的各个区段，而不是集中于某一区段内，每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40％，以防止因楼盖过大的水平变形导致地震力在各框架间的不均匀分配；对称是指剪力墙尽量对称布置以减弱地震时结构的扭转效应；周边是指剪力墙应尽量沿结构周边布置而提高结构整体抗扭能力，因此时获得结构抗力的最大水平力臂。
2、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加而加大。随着剪力墙的增多、结构刚度变大、周期缩短，相应的地震作用就会越强。为能充分发挥框架一剪力墙体系的结构特性，剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩值应不少于总地震弯矩值的50%。当结构底部剪力过小宜适当增加剪力墙用量来提高结构刚度保证安全，一般来讲多设剪力墙对抗震是有利的——“墙越多震害越轻”是指剪力墙越多结构刚度越大，但墙越多吸收的地震能量也越多，所以剪力墙不能无限制增加，需根据实际情况适当增加以满足底部一般剪力要求。当地震力过大宜适当减少剪力墙用量以求合适的经济技术指标。
3、剪力墙数量的设置还应考虑抗震设防烈度、近场远场的影响、场地土、结构侧移限值等方面的因素。在满足规范规定的位移限值条件下，剪力墙数量应尽量减少，并能充分发挥框架承担0．2V。楼层总剪力的作用，这样结构的地震反应相对小，且做到经济合理。
二、框剪结构的结构布置
（一）平面布置
一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则。在平面布置中,尽量使刚度中心与荷载合力中心重合或尽量靠近,以避免产生显著的扭转;尽量使每片墙肢长度不要太长,在同刚度情况下多布置一些墙片,以便受力不过分集中;笔者近年来的实践中,对单肢墙片的长度控制在6m以内,对过长的墙肢或刚度大的剪力墙采用开施工计算洞口的措施化小单元,通过连梁连结,提高了其延性,在计算中其效果也比较好。
（二）竖向布置
高层结构在竖向布置方面,要求沿高度结构侧向刚度比较均匀,构件截面由下至上逐渐减小,避免突变。
（三）填充墙布置
在平面和竖向布置中,填充墙刚度对框剪结构的总体影响是不能忽略的。其布置也应本着均匀、对称的原则进行;同时建议在高层框剪结构中采用轻质新材料,一方面降低建筑物自重,另一方面减轻对总体刚度的影响。
三、竖向荷载作用下框剪结构的水平作用效应分析
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。然而，通过对上述两幢框一剪结构建筑物的内力分析发现，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，在框一剪结构设计中，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。在实际工程中，竖向荷载是逐层增加的，框架与剪力墙间的轴向变形差异，均在施工时逐层给予调整。而在结构电算时，如果将竖向荷载一次加在结构上，就会使得柱与剪力墙的轴向变形差异较实际情况增加，从而引起某些构件的内力与实际情况不符。因此，设计时應根据加载情况对构件截面及内力予以调整。
四、复合材料节点设计
提高节点的强度和延性仅靠增加箍筋效果并不显著，而采用钢纤维砼和劲性砼梁柱节点效果较好。由于劲性钢材或钢纤维与砼的共同工作，使得节点区砼的受力性能特别是剪切变形大大改善，延性和耗能能力显著提高，同时提高整体结构的抗震性能：
1、实行机构控制，实现总体屈服机制。在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰，对塑性铰发生的区域、顺序及塑性程度进行控制，使得结构在强震时能形成最佳耗能机构。在水平作用下，使水平构件先于竖向构件屈服，最后竖向构件底部屈服。
2、使结构的刚度和承载力相匹配。在框剪结构中，如剪力墙数量多、厚度大，刚度自然也大，但会导致结构自振周期减小，总水平地震作用增大；反之刚度小，地震力也变小。所以，要根据建筑的重要性、装修等级和设防烈度来综合这一对矛盾，以确定出结构的侧移限值，从而定出抗震墙的数量、厚度，做到既安全又经济。
3、使结构的刚度和延性相匹配。剪力墙和框架在刚度、弹性极限变形值和延性系数方面的差异使得框剪结构的抗震性能大打折扣，造成各构件不能同步协调地发挥材料抗力而出现先后破坏被各个击破的情况，大大降低了结构中各构件的利用效率和整体的抗震可靠度。所以，协调各抗侧力构件的刚度和延性相匹配是工程设计中的一条重要抗震设计原则。
五、框支剪力墙抗震设计
改善和提高框支剪力墙抗震性能的基本思路大体分为两类：
1、从选型上着手，通过调整各层间刚度，使各层刚度相差不大或尽量减小各层间的刚度差。可供选择的方案有：对每片抗侧力结构的刚度进行调整；对过渡层刚度进行调整；在框支墙基础上在底部四周增加抗侧移的墙或柱，形成所谓的大底盘大空间结构；在剪力墙上设人为竖缝等。各种方案都有其相应的适用范围和条件：第一种处理方案为保证底层有较大的空间，刚度调整的幅度不变大，所以采用第一种处理方案时结构的抗震性能不会有明显提高；第二种处理方法必须在满足楼面有足够整体性及刚度条件下，才能有效提高结构的抗震性能：第三种方案要求在结构的底部设置裙房，须较大的占地面积：第四种方案主要是针对低矮剪力墙在强震下常发生剪压破坏，引起剪力墙延性差的情况提出的。
2、从配筋上着手；为保证框支柱的延性和提高柱的抗侧刚度，可在柱内埋置。
结束语
在对框剪结构进行设计时，可以根据业主的不同需求，合理确定剪力墙的数量，灵活布局，在适当的部位设置具有相当大刚度的剪力墙，保证框剪结构的稳定性。同时对于抗震设计也要特别用心，使其具有较好的延性、整体性，较高的承载力，较强的吸收地震力的能力。
总的来说，做为结构设计人员应加强学习,了解新技术,积累工作经验,设计出更多的安全适用、经济合理的优秀作品。
参考文献
[1]GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S]
[2]GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S]
[3]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[4] 张俏.高层剪力墙结构设计中常遇问题的解决方法[J].建筑结构，2006(6).
[5]季静.基于性能的抗震设计方法在剪力墙结构中的应用[J].地震工程与工程振动，2006(3).