少量剪力墙的框架结构

1 配置少量剪力墙的框架结构 朱炳寅 （中国建筑设计研究院 北京 100044） 1 对规定的理解 《高规》（JGJ3－2002）第 6.1.7 条指出：抗震设计的 框架结构中，当仅布置少量钢筋混凝土剪力墙时，结构分析 计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作。对《高规》的上述 规定可以从以下几方面理解： （1）设置剪力墙并没有改变结构体系，是带有少量剪 力墙的框架结构，属于一种特殊的结构形式，但仍是框架结 构。注意：明确结构体系的目的在于分清框架及剪力墙在结 构中的地位后，其中框架是主体，是承受竖向荷载的主体， 也是主要的抗侧力结构。 （2）钢筋混凝土框架结构中，只是在框架结构的位移 无法满足规范要求时，才设置少量剪力墙，设置少量剪力墙 的目的在于满足规范对框架结构的位移限值要求。注意：不 是要满足框架-剪力墙结构的位移要求，因为此时结构体系 仍为框架结构，而不是框架-剪力墙结构。 （3）结构分析计算中除应按纯框架结构计算外，还应 考虑剪力墙与框架的协同工作。注意：规范虽未明确要按纯 框架结构计算，但对这一特殊的框架结构，现行规范和 对框架结构的所有要求（承载力、弹性变形限值、弹塑性变 形限值等）均应满足，因此，按纯框架结构的要求进行设计 计算是必须的，同时还明确对这类框架结构应按纯框架结构 和按框架与剪力墙协同工作（即按框架-剪力墙结构）分别 计算，包络设计的必要性。 2 规范的本条规定尚未明确的问 2.1 对布置少量剪力墙的框架结构的定量把握 布置少量剪力墙的框架结构与剪力墙较少的框架-剪力 墙结构在定量上无明确界限，如在结构位移仅能满足框架结 构限值要求的前提下，可将框架和剪力墙协同工作的结构描 述为“配置少量剪力墙的框架结构”，而当结构位移满足框 架-剪力墙结构限值要求时，又可将框架和剪力墙协同工作 的结构描述为“框架-剪力墙结构”。对结构体系的定性把握 的摇摆性加大了结构设计中对结构体系描述的随意性。 2.2 布置少量剪力墙的框架结构其适用高度规范未予以明 确，加大了结构设计中的把握难度。 2.3 规范规定了考虑剪力墙与框架的协同工作原则，但未明 确对剪力墙和框架的具体设计方法。 3 设计建议 3.1 对少量剪力墙的定量把握原则 建议当框架的倾覆力矩 MF 不小于结构底部倾覆力矩 M 的 75%时，可将其确定为配置少量剪力墙的框架结构， 相关结构的倾覆力矩比要求见 1。 框架部分与结构整体倾覆力矩比 MF/M 的关系 表 1 结构体系 框架倾覆力矩比 对结构体系的影响程度 MF/M≤0.5 框架部分的抗震等级及柱轴压比按框架-剪力墙结构中的框架确定 框架- 剪力墙 0.75＞MF/M＞0.5 框架部分的抗震等级及柱轴压比按纯框架结构确定 少量剪力 墙的框架 MF/M≥0.75 结构的最大适用高度可按配置少量 剪力墙的框架结构确定 3.2 布置少量剪力墙的框架结构的最大适用高度 建议对布置少量剪力墙的框架结构的最大适用高度可 比框架结构的适当提高，提高幅度不超过 20%。注意：是增 加框架-剪力墙结构与框架结构最大适用高度差值的 20%， 而不能将框架结构的最大适用高度直接放大 20%。 3.3 框架的设计原则：1）框架结构按纯框架结构（不计入 剪力墙）和框架-剪力墙结构分别计算，包络设计。2）框架 的抗震等级按纯框架结构确定，对房屋的适用高度超出框架 结构的最大适用高度（在 3.2 的范围内）时，可比最大适用 高度的框架结构的抗震等级提高一级，已为一级的则采取比 一级更更强的抗震（比一级强，比特一级低，如采取比 一级提高 20%（参考 3.2 的原则确定）的加强措施）。 3.4 剪力墙的设计原则 规范未明确布置少量剪力墙的框架结构的计算原则， 此处列出三种对此类结构的设计方法供结构设计者选择： 1）全包络设计原则：对剪力墙按框架-剪力墙协同工作 （即按框架-剪力墙结构）计算，取其计算结果配筋设计；剪 力墙抗震等级按框架-剪力墙确定。该方法是施工图审查单位 常提出的要求，理由：规范要求考虑剪力墙与框架的协同工 作（但未明确要求对框架和剪力墙均进行包络设计）。 2）剪力墙构造：对剪力墙按框架-剪力墙协同工作（即 按框架-剪力墙结构）计算，剪力墙的抗震等级取四级，剪 力墙则按构造配筋设计。理由：设置剪力墙的根本目的是控 制框架结构的弹性位移值，并使其满足规范对框架结构弹性 位移限值的要求，不考虑剪力墙的承载能力要求，因此剪力 墙在满足竖向承载力要求的前提下可构造设置。 3）剪力墙按现有截面的最大承载力设计：对剪力墙按 框架-剪力墙协同工作（即按框架-剪力墙结构）计算，剪力 墙的抗震等级按框架-剪力墙结构确定，剪力墙配筋按计算 要求，当计算超筋时，在满足强剪弱弯的前提下按截面的最 大配筋率配筋设计。理由：设置剪力墙的根本目的是控制框 百家论坛 建筑结构.技术通讯 2007 年 5 月 2 架结构的弹性位移值，使其满足规范对框架结构弹性位移限 值要求，有条件（在剪力墙能承担的范围内）可考虑剪力墙 的承载能力要求，因此剪力墙可按其最大承载力要求配筋。 3.5 特别建议 由于布置少量剪力墙的框架结构在设计原则及具体设 计中存在诸多不确定因素，给结构设计和施工图审查带来相 当的困难，建议结构设计中应尽量避免采用，尽可能采用概 念清晰、便于操作且抗震性能较好的框架-剪力墙结构。当 必须采用时，应提前与施工图审查单位沟通，以利于设计顺 利进行，避免返工。