四、框架剪力墻結(jié)構(gòu)
(一)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點及適用范圍
1．框架剪力墻(或稱框剪結(jié)構(gòu))，廣泛應(yīng)用于高層辦公和公共建筑，也大量應(yīng)用于高層旅館建筑。
框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，來滿足不同建筑功能的要求；同時又有足夠的剪力墻，具有相當大的剛度，從而使結(jié)構(gòu)具有較強的抗震能力，大大減少了建筑物的水平位移，避免填充墻在地震時嚴重破壞和倒塌。所以在有抗震設(shè)計要求時，宜優(yōu)先采用框剪結(jié)構(gòu)代替框架結(jié)構(gòu)。
2．框剪結(jié)構(gòu)的受力特點


　(1)水平力通過樓板傳遞分配到剪力墻及框架。
　(2)水平力產(chǎn)生的剪力在底部主要由剪力墻承擔(dān)，因剪力墻在水平力作用時，底部變形小。但到頂部時，剪力主要由框架承擔(dān)。即框架在頂部時變形較小(圖10-24)。
　(二)框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量
　1．剪力墻的多少直接影響抗震能力，震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)墻數(shù)量增加震害減少，日本福井和十勝沖地震中，鋼筋混凝土墻每平方米樓面平均剪力墻長度少于50mm時，震害嚴重，每平方米樓面平均剪力墻長度多于150mm時，破壞輕微，甚至無害。
但是剪力墻過多，也會造成不經(jīng)濟，因剪力墻增多，結(jié)構(gòu)的剛度增大，周期縮短，地震作用加大，內(nèi)力增大材料用量增加，基礎(chǔ)造價也相應(yīng)提高。
　2．合理的數(shù)量
　(1)按許可位移值決定
　按《高層規(guī)程》許可位移的限值來核算結(jié)構(gòu)必要剛度。
　一般裝修標準的框剪結(jié)構(gòu)頂點位移與全高之比；μ／H不宜大于1／700；較高裝修時，μ／H不宜超過1／850，或由層間相對位移與層高之比Δμmax／H的限制值來控制。
　(2)用結(jié)構(gòu)自震周期和地震作用來校核
　一般較合理的基本自震周期為：


　n為結(jié)構(gòu)層數(shù)
3．剪力墻的布置
(1)剪力墻應(yīng)沿各主要軸線方向布置，矩形，L形和槽形平面中，沿兩個正交軸方向布置。
(2)應(yīng)縱橫方向同時布置，并使兩個方向的自振周期比較接近。
(3)剪力墻的布置原則是：均勻、分散、對稱、周邊。
(4)宜布置在：豎向荷載較大處、平面形狀變化處、樓電梯間處。
(5)不宜在伸縮縫和防震縫兩側(cè)同時布置，縱向剪力墻不宜布置在端部，宜布置在中部。
(6)剪力墻的長度不宜太長，總高度與長度之比宜大于2。單肢墻長度不宜大于8m，以免剪切破壞。
(7)剪力墻的最大間距(見表10-15)。

　注：B——建筑物的寬度。
剪力墻之間的樓面有較大開洞時剪力墻的間距還應(yīng)小一些。
實際工程中，剪力墻的間距一般在2．5B及30m以內(nèi)。這樣的尺寸一般也已可滿足建筑功能的要求了。
　(8)框剪結(jié)構(gòu)體系中，在設(shè)剪力墻后，框架柱應(yīng)保留，柱作為剪力墻的端部翼緣，可加強剪力墻的承載能力和穩(wěn)定性，且剪力墻的端部配筋可配置在柱截面內(nèi)，使剪力墻可一直堅持工作到最后。對比試驗表明，取消框架柱后的剪力墻的極限承載力將下降30％。
　(9)位于樓層上的框架梁也應(yīng)保留，雖然在內(nèi)力分析時不考慮剪力墻上的框架梁的受力，但梁作為剪力墻的橫向加勁肋，也可提高剪力墻的極限承載力。對比試驗，無梁的剪力墻極限承載力要降低10％。當實在無法加梁時，也應(yīng)設(shè)置暗梁，暗梁的高度與明梁相同，縱筋與箍筋均與明梁相同。
　(10)剪力墻宜設(shè)在框架柱的軸線內(nèi)，保持對中，，不宜設(shè)在柱邊�！∥濉⒑嗴w結(jié)構(gòu)
　當高層建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)多，高度大時，由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的框架，剪力墻和框剪結(jié)構(gòu)已不能滿足建筑和結(jié)構(gòu)的要求，而開始采用具有空間受力性能的筒體結(jié)構(gòu)。
　筒體結(jié)構(gòu)的基本特征是：水平力主要是由一個或多個空間受力的豎向筒體承受。簡體可以由剪力墻組成，也可以由密柱框筒構(gòu)成。
(一)簡體結(jié)構(gòu)的類型有
1．筒中筒結(jié)構(gòu)——由中央剪力墻內(nèi)筒和周邊外框筒組成；框筒由密柱(柱距3m)、高梁組成[圖10-26(a)]；
2．簡體—框架結(jié)構(gòu)[圖10-26(b)]，亦稱框架—核心筒結(jié)構(gòu)，由中央剪力墻核心筒和周邊外框架組成；
3．框筒結(jié)構(gòu)[圖10-26(c)]；
4．多重筒結(jié)構(gòu)[圖10-26(d)]；
5．成束筒結(jié)構(gòu)[圖10-26(e)]；
6．多筒體結(jié)構(gòu)[圖10-26(f)]。

　(二)筒體結(jié)構(gòu)的受力性能和工作特點
　1．簡體是空間整截面工作的，如同一豎在地面上的懸臂箱形梁�？蛲苍谒�平力作用下不僅平行于水平力作用方向上的框架(稱為腹板框架)起作用，而且垂直于水平方向上的框架(稱為翼緣框架)也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁桿件，產(chǎn)生整體彎曲和扭轉(zhuǎn)。
　2．框筒雖然整體受力，卻與理想筒體的受力有明顯的差別。理想簡體在水平力作用下，截面保持平面，腹板應(yīng)力直線分布，翼緣應(yīng)力相等，而框筒則不保持平截面變形，腹框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也是而均勻分布；靠近角柱的柱子軸力大，遠離角柱的柱子的軸力小。這種應(yīng)力分布不再保持直線規(guī)律的現(xiàn)象稱為剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象，所以簡體結(jié)構(gòu)不能簡單按平面假定進行內(nèi)力計算。
　3．在簡體結(jié)構(gòu)中，剪力墻筒的截面面積較大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很��；而由水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總體彎矩來平衡，剪力墻和柱承受的局部彎矩很小。由于這種整體受力的特點，使框筒和薄壁筒有較高的承載力和側(cè)向剛度，而且比較經(jīng)濟。

　4．當外圍柱子間距較大時，則外圍柱子形不成框筒，中央剪力墻內(nèi)筒往往將承受大部分外力產(chǎn)生的剪力和彎矩，外柱只能作為等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在內(nèi)筒與外柱之間的分配，類似框剪結(jié)構(gòu)。
　5．成束筒由若干個筒體并聯(lián)在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中間加了一框架隔板。其截面應(yīng)力分布大體上與整截面簡體相似，但出現(xiàn)多波形的剪力滯后現(xiàn)象，這樣，它比同樣平面的單個框筒受力要均勻一些�！� (三)筒體結(jié)構(gòu)布置
1．以方形圓形平面為好。
2．可用對稱形的三角形或人字形。
3．外框筒柱的柱距以不大于3．0m為好。
4，矩形平面時，長寬比不宜大于1．5。
5．四角的柱子宜適當加大，一般截面加大2-3倍�？勺龀蒐形，八字形。
6，筒體結(jié)構(gòu)只有在細高的情況下才能近似于豎向懸臂箱形斷面梁，發(fā)揮其空間整體作用，一般情況下H／B宜大于4。
7．由于框筒是空間整體受力，主要內(nèi)力沿框架平面內(nèi)分布，所以，框筒宜采用扁寬矩形柱，柱的邊長位于框架平面內(nèi)。也可采用一字形柱。一般不宜采用圓形柱和方形柱，因為加大框筒柱壁厚對受力和剛度的增大效果遠不如加大柱寬有效。
8．裙梁的截面，宜采用窄而高的梁。梁高一般為0．6—1．5m，寬度取同墻厚，一般不于250mm。梁高hb可取hb≥(1／3—1／4)lx。

　式中 l——柱距；
　h——層高。





　注：三角形平面的L、B均取實際切角后的邊長。
9．內(nèi)筒的尺寸
一般應(yīng)爭取內(nèi)筒邊長為外筒邊長的1／3為好。
10．可以在框筒頂部設(shè)置1-2層高的剛性環(huán)梁來提高整個框筒的空間整體性�！×�、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)于伸縮縫、沉降縫、防震縫的要求
(一)伸縮縫
　1．為防止由于溫差和混凝土干縮引起鋼筋混凝土的開裂，應(yīng)在結(jié)構(gòu)中設(shè)置伸縮縫，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距宜符合表10-19的規(guī)定。

　注：①裝配整體式結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距宜按表中現(xiàn)澆式的數(shù)值取用；
②框架-剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-核心筒結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體布置情況取表中框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)之間的數(shù)值；
③當屋面無保溫或隔熱措施時，框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距宜按表中露天欄的數(shù)值取用；
④現(xiàn)澆挑檐、雨罩等外露結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距不宜大于12m。
2．對下列情況，表10-19中的伸縮縫最大間距宜適當減小：
(1)柱高(從基礎(chǔ)頂面算起)低于8m的排架結(jié)構(gòu)
(2)屋面無保溫或隔熱措施的排架結(jié)構(gòu)
(3)位于氣候干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高溫作用下的結(jié)構(gòu)
(4)采用滑模類施工工藝的剪力墻結(jié)構(gòu)
(5)材料收縮較大、室內(nèi)結(jié)構(gòu)因施工外露時間較長等
3．對下列情況，如有充分依據(jù)和可靠措施，表10-19中的伸縮縫最大間距可適當增大：
(1)混凝土澆筑采用后澆帶分段施工；
(2)采用專門的預(yù)應(yīng)力措施；
(3)采用減小混凝土溫度變化或收縮的措施。
當增大伸縮縫間距時，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響。
(二)沉降縫
1．當建筑物體形比較復(fù)雜，地基土比較軟弱或壓縮性不均勻時，宜根據(jù)其平面形狀和高度差異情況，在適當部位用沉降縫將其劃分成若干個剛度較好的單元；當高度差異或荷載差異較大時，可將兩者隔開一定距離，當拉開距離后的兩單元必須連接時，應(yīng)采用能自由沉降的連接構(gòu)造。
2，建筑物的下列部位，宜設(shè)置沉降縫：
(1)建筑平面的轉(zhuǎn)折部位
(2)高度差異或荷載差異處
(3)長高比過大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當部位
(4)地基土的壓縮性有顯著差異處
(5)建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處
(6)分期建造房屋的交界處
　沉降縫應(yīng)有足夠的寬度，縫寬可按表10-20選用。

　3．相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距，可按表10-21選用。

　注：①表中L為建筑物長度或沉降縫分隔的單元長度(m)；Hf為自基礎(chǔ)底面標高算起的建筑物高度(m)；
②當被影響建筑的長高比為1．5f<2．0時，其間凈距可適當縮小。
(三)防震縫
鋼筋混凝土房屋宜避免采用《抗規(guī)》第3．4節(jié)規(guī)定的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)方案，不設(shè)防震縫；當需要設(shè)置防震縫時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1．防震縫最小寬度應(yīng)符合下列要求：
(1)框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時可采用70mm；超過15m時，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。
(2)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用(1)項規(guī)定數(shù)值的70％，抗震墻結(jié)構(gòu) 房屋的防震縫寬度可采用(1)項規(guī)定數(shù)值的50％；且均不宜小于70mm。
(3)防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。
2． 8、9度框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時，可在縫兩側(cè)房屋的盡端沿全高設(shè)置垂直于防震縫的抗撞墻，每一側(cè)抗撞墻的數(shù)量不應(yīng)少于兩道，宜分別對稱布置，墻肢長度可不大于一個柱距，框架和抗撞墻的內(nèi)力應(yīng)按設(shè)置和不設(shè)置抗撞墻 兩種情況分別進行分析，并按不利情況取值。防震縫兩側(cè)抗撞墻的端柱和框架的邊柱，箍 筋應(yīng)沿房屋全高加密。
3．有抗震設(shè)防要求的建筑物，當需要設(shè)置伸縮縫或沉降縫時，其縫寬及結(jié)構(gòu)布置均應(yīng)滿足防震縫的要求。
4．防震縫兩側(cè)應(yīng)形成各自獨立的結(jié)構(gòu)單元，即在防震縫處，應(yīng)設(shè)置雙柱(雙墻)。
5．防震縫只需設(shè)置于上部結(jié)構(gòu)。