框剪结构——结构设计经验之谈

框-剪结构高层商住楼结构设计分析探讨李金平(吉首市规划建筑勘察设计院,湖南吉首　416000) 摘　要:本文结合工程实例,详细探讨了现代高层建筑框架-剪力墙结构设计的地基结构处理、地下室设计、和建筑上部结构设计的处理措施和受力验算,并对计算结果作了说明。

在此基础上,对建筑物整体受力进行了科学合理布置,达到了理想效果。

关键词:高层建筑;框剪结构;结构设计;荷载验算 中图分类号:T U973文献标识码:B文章编号:1672-4011(2009)04-0119-03图1　结构平面图1　工程概况湖南吉首某大厦是一幢办公、住宅、商业为一体的多功能的高层建筑,总建筑面积近7万m 2。

地下2层(局部3层),深1019m 。

裙房上3幢塔楼,1幢18层、2幢24层住宅楼,平面布置见图1。

各楼层主要功能如下:裙房地下3层均为停车库和设备用房,地下1层层高413m,地下二三层层高313m 。

2#、3#住宅楼地下1层为自行车库,层高413m (有1m 厚管道夹层),地下二三层为六级人防,层高313m 。

1#办公楼地下1层为停车库,层高413m,地下2层为设备用房,层高416m 。

地上1层为大堂,商业和部分管理用房,层高514m 。

二三层为商务、商业和部分管理用房,层高418m 。

5层(裙房屋面)为层顶花园和游泳池等用于休闲娱乐,层高610m 。

5层(裙房屋面)为屋顶花园和游泳池等用于休闲娱乐,层高610m 。

办公楼6层～18层为办公用房,层高314m 。

公寓楼6层～26层为高档商住楼,层高219m 。

本工程全部采用现浇钢筋混凝土结构。

2　基础结构处理方案分析与选择地质勘探表明,本场地地基稳定性较好,场地属Ⅱ类,上部为中软土,基岩为灰岩,基岩顶部埋深1317m ～2417m,强风化岩层厚度218m ～1018m,中风化岩层厚111m ～019m,微风化岩顶部埋深2016m ～3015m,岩层节理完整,胶结致密,坚硬,天然单轴抗压强度为2818MPa 。

结构设计经验谈——框剪结构框架-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。

框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。

因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。

框剪结构的变形为剪弯型众所周知，框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。

剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。

对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。

一、水平荷载主要由剪力墙承受从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，约80%以上用剪力墙来承担。

因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点，二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作，在水平作用下呈弯剪型位移曲线，层间变形趋于均匀，比纯框架结构侧移小，非结构性破坏轻，其中剪力墙为主要抗侧力构件，框架起到二级防线作用，比剪力墙体系延性好，布置灵活。

因此，框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。

但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远，当结构遭遇强烈地震时，剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服，在出铰部位刚度大幅降低，刚度沿竖向发生突变，在塑性铰区发生塑性转动，从而带动上部的墙体发生刚体位移，再加上弯曲变形，顶部侧移激增，给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。

而此刻结构的层间侧移角还远小于框架的弹性变形值，框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。

框剪结构设计一.框剪结构的特点1.框架—剪力墙结构，亦称框架—抗震墙结构，简称框剪结构。

它是框架结构和剪力墙结构组成的结构体系，既能为建筑使用提供较大的平面空间，又具有较大的抗侧力刚度。

框剪结构可应用于多种使用功能的高层房屋，如办公楼、饭店、公寓、住宅、教学楼、实验楼等等。

其组成形式一般有：（1）框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；（2）在框架的若干跨内嵌入剪力墙（有边框剪力墙）；（3）在单片抗侧力结构内连续布置框架和剪力墙；（4）上述两种或三种形式的混合。

2.框剪结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成。

这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。

在水平力作用下，剪力墙是竖向悬臂弯曲结构，其变形曲线呈弯曲型，楼层越高水平位移增长速度越快，顶点水平位移值与高度是四次方关系：均布荷载时倒三角形荷载时在一般剪力墙结构中，由于所有抗侧力结构都是剪力墙，在水平力作用下各道墙的侧向位移相类似，所以，楼层剪力在各道剪力墙之间是按其等效刚度EI eq 的比例进行分配。

框架在水平力作用下，其变形曲线为剪切型，楼层越高水平位移增长越慢，在纯框架结构中，各榀框架的变形曲线类似，所以，楼层剪力墙是按框架柱的抗推刚度D值比例进行分配。

框剪结构，既有框架，又有剪力墙，它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起，使它们水平位移协调一致，不能各自自由变形，在不考虑扭转影响的情况下，在同一楼层的水平位移必须相同。

因此，框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈S形的弯剪型位移曲线。

图一.框剪结构变形特点3.框剪结构在水平力作用下，由于框架与剪力墙协同工作，在下部楼层，因为剪力墙位移小，它拉着框架变形，使剪力墙承担了大部分剪力；上部楼层则相反，剪力墙的位移越来越大，而框架的变形则相对较小，所以，框架除负担水平力作用下的那部分剪力外，还要负担拉回剪力墙变形的附加剪力，因此，在上部楼层即使水平力产生的楼层剪力很小，而框架中仍有相当数值的剪力。

什么是框剪结构[关于框剪结构设计的影响因素探析]框剪结构是一种常见的建筑结构形式，它由框架和剪力墙两部分组成。

框架是由柱、梁和连接节点构成的，承担主要的竖向荷载和水平荷载。

剪力墙则主要承担建筑的抗侧向荷载。

框剪结构的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。

以下是几个常见的影响框剪结构设计的因素：1.建筑功能和用途：建筑的功能和用途将直接影响框剪结构的设计。

例如，如果建筑是一个住宅，那么可能需要考虑到振动和噪音的问题；如果是商业或办公建筑，那么可能需要考虑到柱间空间的要求。

2.地震和风荷载：框剪结构在地震和风荷载下的响应是设计的重要考虑因素。

地震和风荷载会对建筑施加水平荷载，对结构的稳定性和安全性有较大影响。

因此，设计时需要根据具体地区的地震和风荷载标准进行分析和计算。

3.结构材料和构造方式：结构材料的选择和构造方式对框剪结构的设计也有重要的影响。

常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和木结构等。

不同的材料和构造方式会影响结构的刚度、强度和稳定性等性能，设计者需要根据具体要求进行选择。

4.断面形状和尺寸：框剪结构的断面形状和尺寸直接决定了结构的强度和刚度。

设计时需要根据结构所受荷载和性能要求，选择适当的断面形状和尺寸，并进行合理布置。

5.工程造价和施工工艺：框剪结构的设计还需要考虑工程造价和施工工艺等因素。

设计者需要根据预算和实际情况，合理选择结构形式和材料，以确保设计的经济性和施工的可行性。

总之，框剪结构的设计受到多种因素的影响，需要综合考虑各个方面的因素，以实现设计的安全性、经济性和可行性。

在进行设计时，设计者需要进行合理的分析和计算，确保结构的稳定性和安全性，同时满足建筑的功能和用途要求。

框剪结构设计与施工浅析1.框剪结构设计1.1剪力墙承受水平荷载框剪结构集合了框架结构与剪力墙结构两者的优势，同时拥有了较大的设计空间与抗侧力性能，内部空间设计灵活。

从受力的特点来看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度与框架的侧向刚度相比要更强，因此通常情况下在水平荷载的作用下80%以上的水平荷载力都是由剪力墙来承担的。

所以，在框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框剪结构不单单框架布置结构灵活，同时还拥有良好的延性与高强刚度。

框剪结构是一种抗剪性能优良的结构体系，但是由于剪力墙与框架之间的层间位移角弹性极限值相差数据很大，因此当框剪结构遇到高等级地震的时候，剪力墙容易给与其相连的框架施加附加的剪力，而结构的层间侧移角与框架的弹性变形值还存在巨大的差异，框架无法充分发挥其水平抗力，剪力墙与框架之间的刚度比值出现改变，导致地震作用的重新分配，大大增强了框架的负担，降低了李逵昂家的延性。

1.2改善框剪结构抗震性能设计（1）提高剪力墙抗震性能将剪力墙设计成为四边都有梁柱的带边框墙，剪力墙的边框都可以组织其斜裂缝相邻发展，还能够在墙体遭到破坏后作为承重构件来代替剪力墙来承重，并且有一定的延性。

剪力墙的边框有足够的斜截面来承受剪承载力，以承担由于墙身裂纹对边框梁柱所引起的附加剪力。

对墙体的高宽比进行控制，必要的时候可以设置结构洞口或者结构竖缝，使得墙体便成为双肢墙或者多肢墙，降低刚度，以避免由于出现剪切破坏与底部墙体过早屈服。

（2）提高框架抗震性能強化框架的角柱部分，角柱是连接综合框架的重要枢纽，要全面提升框架的空间整体性就应该强化角柱的康健性能。

沿着周围框架平面以K形与X形支撑布置一定数量的钢筋砼抗剪墙板，可以显著改善框架的剪力滞后的情况。

提升框架的整体性能以及抗推强度，改善结构的整体侧移情况，尤其是对于减少层间的侧移来说十分有效。

然而这种方式下的延性会相对更差，因此可以在墙板上最薄弱的地方画上“十”字形的结构竖缝形成延性耗能墙板。

土木工程中的框剪结构设计框剪结构是土木工程中常用的一种结构形式，具有较高的刚度和稳定性，被广泛应用于建筑、桥梁和高架等工程中。

本文将探讨框剪结构的设计原理、应用范围以及一些设计上需要注意的问题。

一、框剪结构的设计原理框剪结构是由框架和剪力墙组成的结构形式。

框架是由柱、梁和节点连接而成的刚性框架，可以承受水平荷载的作用。

剪力墙则是通过墙体的剪切变形吸收和分散荷载的作用。

框架和剪力墙的结合形成了整体的框剪结构，使其具备了较高的承载能力和刚度。

框剪结构的设计原理主要是通过框架和剪力墙的合理布置以及节点的设计来实现。

框架的布置需要考虑荷载的传递路径和结构的整体稳定性，通常采用近似等刚度的布置方式。

剪力墙的位置和布置要根据结构的形状和受力情况进行合理选择，以保证整体结构的稳定性和抗震能力。

节点设计上，需要考虑节点的刚度和连接的可靠性，确保对框架和剪力墙的连接能够承受设计荷载，且具备一定的变形能力。

二、框剪结构的应用范围框剪结构因其良好的抗震性能和刚度而被广泛应用于土木工程中。

在建筑领域，适用于高层建筑、大跨度厂房和特殊形状建筑等。

在桥梁领域，适用于高速公路桥、特殊结构桥和大跨度桥等。

在高架领域，适用于城市快速交通路段、地铁、轻轨和铁路等。

框剪结构的应用范围广泛，不仅仅限于上述几个领域，还可以根据具体工程需求进行灵活的设计。

三、框剪结构设计的注意事项在框剪结构设计中，需要注意以下几个问题。

1. 考虑构造体的整体性能。

在框剪结构中，框架和剪力墙应该作为整体考虑，而不仅仅是独立的构件。

设计时需要综合考虑两者的相互作用，以实现结构的整体性能。

2. 考虑荷载的传递路径。

框剪结构中的荷载主要通过框架来传递，因此需要保证框架的刚度和连接的可靠性。

在节点处应采取合适的连接方式，避免节点的变形和破坏。

3. 考虑地震作用。

框剪结构在设计中的一个主要目标是抵御地震力的作用。

因此，需要根据具体的地震烈度和工程要求进行合理的抗震设计，以确保结构的安全性和可靠性。

建筑物框剪结构设计原理及实践建筑结构是建筑工程的基础和保证，建筑工程一旦建成后的结构是无法被改变的，因此在建筑设计中必须谨慎处理结构的问题。

在众多建筑结构中，框剪结构是一种常见的结构体系。

本文将详细探讨框剪结构的设计原理及实践。

一、概述框剪结构是指由框架结构和剪力墙组成的结构体系。

框剪结构将框架结构的线架形式与剪力墙的面架形式结合起来，充分利用了两种结构体系的优点，提高了整个结构的稳定性和承载力，是一种重要的抗震构造形式。

框剪结构在工程实践中应用非常广泛，既可以用于高层住宅和办公楼等建筑物，也可以用于大型公共建筑和工业厂房等建筑物。

框剪结构具有抗震、抗风、抗震动、刚度好、稳定性高等优点，被广泛地应用在工程建设中。

二、框剪结构的设计原理框剪结构的设计原理是通过合理的结构分析和结构设计，满足建筑物不同工况下的受力要求，使结构稳定可靠，具有良好的耐久性和安全性。

具体而言，框剪结构的设计原理包括以下三个方面：1.强度设计原理强度设计原理是指在框剪结构设计中，要满足建筑物在各种工况下的强度要求。

根据框剪结构的设计原理，需要采用合理的截面形式和材料，结合预应力设计等技术手段，保证建筑物的强度与承载能力。

2.稳定性设计原理稳定性设计原理是指在框剪结构设计中，要满足建筑物在各种工况下的稳定要求。

要通过合理的构造形式和结构布局，设计出满足承载要求的结构系统。

3.抗震设计原理抗震设计原理是指在框剪结构设计中，要满足建筑物在地震作用下的稳定要求。

要通过采用多种加强措施，如钢筋混凝土、钢结构、预应力技术等手段，提高框剪结构的抗震性能，确保该建筑在地震中的安全稳定性。

三、框剪结构的实践应用1.框剪结构在高层建筑物中的应用随着城市化发展的不断加快，高层建筑越来越成为城市建设的重要组成部分。

框剪结构因其在抗震方面的优势，在高层建筑物中应用越来越广泛。

高层建筑的框剪结构设计一般采用双向索杆模型进行分析，结构总体采用网格分析法，采用3D模拟技术，通过模拟计算来评估结构的受力状态。

浅析建筑工程中框剪结构设计首先介绍了框剪结构的特点，随后从框架柱设计、剪力墙的配筋设计两个方面进行了论述，最后探讨了框架结构设计中应注意的问题，对同类工程框剪结构设计具有一定的参考意义。

标签框剪结构；剪力墙；承载力1、框剪结构特点1.1 框剪结构受力特点框剪结构是在工程的实践经验中总结出来的，它是框架和剪力墙结构两种不同抗侧力结构组成的新的受力结构形式，在建筑工程中下部楼层剪力墙位移较小，使框架发生弯曲型曲线变形，剪力墙主要承受水平力，而对于上部楼层，剪力墙位移较大，有外侧趋势，框架有内收趋势，因此，上部楼层一般剪力较小，而框架则具有相当大的剪力，框架剪力墙结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。

1.2 框剪结构设计及施工的特点随着我国建筑业设计水平不断提高，高层框剪结构在建筑设计中得到广泛的应用，为了满足人们对建筑物结构功能和观感条件的要求，通常在高层框剪结构中设计地下室与各主楼进行连接，主楼基础与地下室连接，其连接部分的基础之间设置后浇区，后浇区设计一般在主楼主体封顶后进行浇筑，根据高层框剪结构建筑设计的高度和层数不同，设计选用的钢材，主受力钢筋一般采用二级钢和三级钢，三级钢采用的较多，构造钢筋一般选用二级钢和一级钢，砼设计一般采用C50 、C40 、C35三个等级的砼，也有个别采用C55、C60等级的。

2、框架柱设计2.1 结构延性设计在进行框架柱设计时，为了满足抗震要求，钢筋砼结构必须有具有足够的承载力和刚度外，还必须具有良好的延性和耗能特性。

为了实现钢筋混凝土结构具有延性耗能的特点，在进行抗震设计时应满足一下条件：对于汇交在同一节点的上、下柱端截面在轴压作用下的受弯承载力之和应大于两侧梁截面受弯承载力之和，实现塑性铰先出现在梁端，推迟或避免柱端形成塑性铰；梁、柱的受剪承载力根据设计规范要求要大于受弯承载力对应的剪力，使剪力避免或推迟由剪力造成的破坏，实现延性弯曲破坏；两侧梁汇交于同一点达到的受弯承载力对应的核心区剪力要小于核心区的受剪承载力的大小；提高和加强柱根部以及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和抗震构造措施，推迟或避免其过早破坏。