框架―剪力墙结构布置一般原则

框架―剪力墙结构布置一般原则

框架―剪力墙结构体系结构布置除应符合其各自的相关规则外，其框架和剪力墙的布置还应满足下列要求：

(1) 框架―剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，主体结构构件之间不宜采用铰接。抗震设计时，两主轴方向均应布置剪力墙。梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合，框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。

(2) 框架―剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置：

①剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位;在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。

②平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

③剪力墙布置时，如因建筑使用需要，纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时，该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件，但是，两方向在水平力作用下的位移值应接近。壁式框架的抗震等级应按剪力墙的抗震等级考虑。

④剪力墙的布置宜分布均匀，单片墙的刚度宜接近，长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8 m。每段剪力墙底部承担水平力产生的剪力不宜超过结构底部总剪力的40%。

⑤纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向长度较长时，不宜集中在两端布置纵向剪力墙，否则在平面中适当部位应设置施工后浇带以减少混凝土硬化过程中的收缩应力影响，同时应加强屋面保温以减少温度变化产生的影响。

⑥楼梯间、竖井等造成连续楼层开洞时，宜在洞边设置剪力墙，且尽量与靠近的抗侧力结构结合，不宜孤立地布置在单片抗侧力结构或柱网以外的中间部分。

⑦剪力墙间距不宜过大，应满足楼盖平面刚度的要求，否则应考虑楼盖平面变形的影响。

(3) 框架―剪力墙结构中的剪力墙，宜设计成周边有梁柱(或暗梁柱)的带边框剪力墙。纵横向相邻剪力墙宜连接在一起形成L形、T形及口形等，以增大剪力墙的刚度和抗扭能力。

(4) 在长矩形平面或平面有一项较长的建筑中，其剪力墙的布置宜符合下列要求：

①横向剪力墙沿长方向的间距宜满足表4-18 的要求，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应予减小。

②纵向剪力墙不宜集中布置在两尽端。20

(5) 剪力墙宜贯通建筑物全高，沿高度墙的厚度宜逐渐减薄，避免刚度突变。当剪力墙不能全部贯通时，相邻楼层刚度的减弱不宜大于30%，在刚度突变的楼层板应按转换层楼板的要求加强构造措施。

框架―剪力墙结构的变形及受力特点

在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，以满足建筑物的抗侧要求，从而组成框架―剪力墙结构体系。在框架中局部增加剪力墙可以在对建筑物的使用功能影响不大的情况下，使结构的抗侧刚度和承载力都有明显提高，所以这种结构体系兼有框架和剪力墙结构的优点，是一种适用性很广的结构形式。

1. 变形特点

在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线以剪切型为主，而剪力墙的变形则以弯曲型为主。由于两者是受力性能不同的两种结构，因而两者之间需要通过楼板的协同工作。由于楼板平面内刚度很大(计算中假定为无限刚性)，因此在同一楼板处必有相同的位移，这就形成了框架―剪力墙结构特有的变形曲线，呈反S形的弯剪型变形曲线。

框架下部位移增长迅速，上部增长较慢，剪力墙则与之相反。在框架―剪力墙结构下部，侧移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙把框架向左边拉，框架―剪力墙的侧移比框架单独侧移小，比剪力墙单独侧移大;而上部，框架又可以对剪力墙提供支持，即框架把墙向左边推，其侧移比框架单独侧移大，比剪力墙单独侧移小。最终框架―剪力墙结构的侧移大大减小，且使框架和剪力墙中内力分布更趋合理。·

2. 受力特点

剪力墙的侧移刚度远大于框架，因此剪力墙分配到的剪力也将远大于框架。由于上述变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分布沿高度在不断调整。框架结构在水平力作用下，框架与剪力墙之间楼层剪力的分配比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度而变化，与结构刚度特征值λ直接相关。框剪结构中的框架底部剪力为零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而纯框架最大剪力在底部。因此，当实际布置有剪力墙(如：楼梯间墙、电梯井道墙、设备管道井墙等)的框架结构，必须按框架结构协同工作计算内力，不应简单按纯框架部楼全。层构件的分析，否则不能保证框架部分上安

剪力墙的分类界限判别

1. 各墙肢间的整体性

当剪力墙上无洞口或洞口很小，连梁刚度很大而墙肢刚度又相对较小时，这时的剪力墙受力犹如一片悬臂结构构件，正应力在整个剪力墙的截面中呈线性分布或近似于线性分布;当剪力墙上的洞口很大，墙肢刚度与连梁刚度的刚度比较大时，连梁对墙肢约束作用很小，这时每一个墙肢相当于一个单肢的剪力墙。正应力在各单墙肢的截面中呈局部线性分布;当剪力墙、连梁对墙肢的约束作用介于上述两种情况之间时，其受力状态介于上述两者之间。在剪力墙整个截面上，正应力已不再呈线性分布，墙肢中的局部弯矩已十分显著，这就是双肢墙的工作情况。整截面墙，小开口墙以及双肢墙沿墙肢高度方向上的弯矩图都没有反

弯点或仅在个别高层房屋上才局部发现反弯点。剪力墙的整体性以剪力墙的整体性系数α表示。因此，α即反映了连梁与墙肢的刚度比，同时又考虑了墙肢轴向变形的影响。

2. 墙肢惯性矩比

剪力墙分类时，在一般情况下利用其整体工作系数α是可以说明问题的，但也有例外情况。例如：对洞口很大的壁式框架，当连梁比墙肢线刚度大很多时，则计算的α值也很大，表示它具有很好的整体性。因此，壁式框架与整截面墙或整体小开口墙都有很大的α值，但从两者弯矩图分布来看，壁式框架与整截面墙或整体小开口墙是受力特点完全不同的剪力墙。所以，除根据α值进行剪力墙分类判别外，还应判别沿高度方向墙肢弯矩图是否出现反弯点。墙肢是否出现反弯点与墙肢惯性矩的比值/ n I I、整体工作系数α和层数n等多种因素有关。/ n I I的大小反映了剪力墙截面削弱的程度，若/ n I I小，则截面削弱较少，说明洞口狭窄;若/ n I I较大，则截面削弱较多，说明洞口较宽。因此，当/ n I I增大到某一值时，剪力墙的剪肢表现出框架的受力特点，沿高度方向上墙肢出现反弯点。此时/ n I I值可作为剪

力墙分类的第二个判别准则。判别墙肢出现反弯点/ n I I的界限值用ζ表示，见表4-16。

3. 剪力墙分类的判别

综上所述，根据剪力墙的整体工作系数α和墙肢惯性矩比值/ n I I，《高层建筑混凝土结构技术规程》对剪力墙分类的判别如下：

(1) 当剪力墙无洞口，或虽有洞口但洞口面积小于墙面总面积的16%，且孔洞净距及洞口边至墙边距离大于孔洞长边尺寸时，按整截面计算。

(2) 当α<1 时，可不考虑连梁的约束作用，各墙肢分别按独立悬臂墙进行计算。

(3) 当1≤ α<10 时，应按双肢墙或多肢墙进行计算。

(4) 当α≥10 时，且/ n I I≤ ζ时，按整体小开洞墙进行计算。

(5) 当α≥10，且/ n I I> ζ时，按壁式框架进行计算。

剪力墙结构、截面尺寸选择

剪力墙的截面尺寸按下列要求确定：

(1) 按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200 mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160 mm。当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时，其底部加强部位截面厚度不应小于层高的1/12;其他部位不应小于层高的1/15，且不应小于180 mm。

(2) 按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160 mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不应小于160 mm。

(3) 非抗震设计的剪力墙，其截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不应小于160 mm。

(4) 剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160 mm。

(5) 墙肢高厚比为5～8 的短肢剪力墙厚度不应小于200 mm。

连梁的截面设计及构造

1. 剪力墙洞口处连梁的承载力的计算

(1) 当连梁的跨高比大于5 时，其正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力应按对一般受弯构件的要求计算。

(2) 跨高比不大于5时，连梁的截面尺寸应符合下列要求：

①无地震作用组合时：②有地震作用组合时。

(3) 连梁的剪力设计值b V 应按下列规定计算：

①地震作用组合，取考虑水平荷载组合的剪力设计值。

②地震作用组合的一、二、三等级抗震时，连梁剪力设计值应按下式进行调整。

(4) 连梁的斜截面受剪承载力，应按下列公式计算：①无地震作用组合时：②有地震作用组合时。·

2. 连梁配筋应满足的要求

(1) 连梁上下纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度抗震设计时不应小于aE l ，非抗震设计时不应小于a l ，且不应小于600 mm。

(2) 抗震设计的剪力墙中，沿连梁全长箍筋的构造要求应按框架梁梁端加密区箍筋构造要求采用;非抗震设计时，沿连梁全长的箍筋直径应不小于6 mm，间距不大于150 mm。

(3) 在顶层连梁锚入墙体的钢筋长度范围内，应配置间距不大于150 mm 的箍筋，构造箍筋直径与该连梁的箍筋直径相同。

(4) 截面高度大于700 mm 的连梁，在梁的两侧面应设置纵向构造钢筋(腰筋)，沿高度间距不大于200 mm，直径不应小于10 mm。宜将墙面水平分布钢筋拉通。

(5) 在跨高比不大于2.5 的连梁中，梁两侧的纵向分布筋(腰筋)的面积配筋率应不低于0.3%，并宜将墙肢中水平钢筋拉通连续配置，以加强剪力墙的整体性。

(6) 一、二级剪力墙底部加强部位跨高比不大于2.0，墙厚大于等于250 mm 的连梁，可采用斜向交叉配筋，以改善连梁的延性，每方向的斜筋面积按下式计算(如图4.29 所示)：①非抗震设计时②有抗震设防时。

剪力墙结构的布置原则

剪力墙结构是利用建筑物墙体作为建筑物的竖向承载体系，并用它抵抗水平力的一种结构体系。其侧向刚度大，整体性好，用钢量较省，缺点是自重大。剪力墙间距一般为3 m～5 m。平面布置的灵活性受到限制。由于其良好的抗侧性、整体性和抗震性能，可以建造较高的建筑物。剪力墙的布置原则为：

(1) 剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受。所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。特别是在抗震结构中，应避免仅单向有墙的结构布置形式，并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。

(2) 剪力墙应尽量拉通对直，以增加抗震能力。门窗洞口上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，使受力明确，计算简单。在抗震结构中，应尽量避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙。叠合错洞墙的特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，而且还在洞口之间形成薄弱部位，对抗震尤为不利。

(3) 剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高。剪力墙沿竖向改变时，允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度逐渐减小，避免各层刚度突变，造成应力集中。

(4) 剪力墙要避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢。小墙肢宽度不宜小于三倍墙厚(否则应按框架柱设计)，并用暗柱加强。

(5) 较长的剪力墙宜开设洞口，将其分为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙长较小时，受弯产生的裂缝宽度较小，墙体配筋能够充分的发挥作用，因此墙肢截面高度不宜大于8 m。

(6) 高层建筑不应采用全部为短肢剪力墙的结构形式，短肢墙应尽可能设置翼缘。在短肢剪力墙较多时，应布置筒体(或一般剪力墙)，以形成共同抵抗水平力的剪力墙结构。

(7) 控制剪力墙平面外弯矩，应采取增加与沿梁轴线方向的垂直墙肢，或增加壁柱、柱等方式，来减少梁端部弯矩对墙的不利影响。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接，减小墙肢平面外弯矩。

(8) 不宜将楼面主梁直接支承在剪力墙之间的连梁上。因为一方面主梁端部约束达不到要求，连梁没有抗扭刚度去抵抗平面外弯矩;另一方面对连梁本身不利，连梁本身剪切应变较大，容易出现裂缝，因此应尽量避免。