高层框架剪力墙结构常见问题分析
发表时间：2019-07-10T14:52:48.407Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：张勇
[导读] 框架剪力墙结构在设计过程中应将概念设计和计算分析结合起来，根据初步计算的结果，不断的进行调整试算。淄博中祥泰富房地产有限公司山东淄博 255100
摘要：框架剪力墙结构在设计过程中应将概念设计和计算分析结合起来，根据初步计算的结果，不断的进行调整试算。遇到问题应从力学基本原理出发，仔细分析产生问题的原因，合理有效地解决设计中的问题。在整个平面布置中，剪力墙的布置是最关键的。在条件允许的情况下应尽量周边、对称的布置，这样才能做到刚度合理分配。并且应加强结构的关键部位和薄弱环节，减少不必要的墙体布置，从而使结构的刚度、位移角、周期比等满足规范的要求，达到结构方案安全、经济合理的要求。
1 剪力墙结构形式特点
1.1 用钢筋混凝土剪力墙抵抗竖向荷载和水平荷载的结构称为剪力墙结构。现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好，抗侧移刚度大，承载力大，在水平力作用下侧移小，经过合理设计，能设计成抗震性能好的钢筋混凝土延性剪力墙。由于这种结构形式侧向变形小，承载力大，且有一定的延性，在历次大地震中，剪力墙结构破坏较少，表现出令人满意的抗震性能（但仅就延性而言，剪力墙不如框架结构）。剪力墙结构中，剪力墙间距一般较小，平面布置不够灵活，建筑空间受到限制是它的主要缺点，因此它在商场等公共建筑中应用较少，而在住宅，公寓，饭店等建筑中应用广泛。
1.2 壁式框架：当剪力墙开洞过大时，形成由宽梁、宽柱组成的短墙肢，构件形成两端带有刚域的变截面杆件，在内力作用下许多墙肢将出现反弯点，墙已类似框架的受力特点，因此计算和构造应按近似框架结构考虑。
1.3 悬臂剪力墙是剪力墙结构中的基本形式，各个悬臂剪力墙肢通过合理的结构布置构成了建筑结构的主体。悬臂剪力墙的破坏形式主要有弯曲破坏，剪切破坏和滑移破坏（剪切滑移或施工缝滑移），就单片悬臂剪力墙而言，它是一个静定结构，只要有一个截面达到极限承载力，构件就丧失了承载能力，在水平荷载作用下，剪力墙的弯矩和剪力都在基底部位最大，因而，墙肢底截面是设计的控制断面。对于剪力墙截面沿高度变化的位置，也应作为控制截面来验算承载力。
1.4 实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙：整体墙如一般房屋的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂构件，当剪力墙墙肢较长时，在力作用下法向应力呈线性分布，破坏形态似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙肢单独作用显著，连梁中部出现反弯点。当墙肢较小时，要注意墙肢轴压比限值。
2 高层框架剪力墙结构
建筑高度和层数的限值以往震害资料及文献的分析表明，底层框架剪力墙房屋的震害随着楼层数的增加而加剧。因此底层框架――剪力墙结构应满足高度和层数的限值。6，7度区22米7层，8度区19米6层。所谓房屋总高度是指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度。半地下室从室内算起，全地下室或嵌固条件好的半地下室应从室外地面算起。带阁楼的坡屋面应算到山间墙的1/2高度处。室内外高差大于6米时，房屋总高度应允许适当增加，但不超过1米。
底层框架柱网的设置底层应为全框架，至少应是框架形式，即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱，且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大，一般控制在7.5ｍ左右，并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上，底框结构大多为商住楼，该跨度对应上部可分割为两开间（4.2ｍ+3.3ｍ或4.5ｍ+3.3ｍ），无论上部为住宅楼，还是办公楼，上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1／5～1／8梁跨，如果柱网过大，会使梁断面及配筋出现异常现象，而上部悬墙数目增多，更会加重这种现象。控制柱网尺寸，给出规定限值，限制框架梁上的悬墙数目，对底层框架――剪力墙结构来说非常重要。
3 高层框架剪力墙结构常见的问题
3.1 高层框架剪力墙的边缘构造
在具体的施工过程中，在对于高层框架剪力墙的边缘进行构造时，由于墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性，所以在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性，还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。在对于二级抗震时底部加强部位及相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件，但是对于一般抗震墙结构应当满足墙肢轴压比限值界线值时可按规定设置构造边缘构件。在实际工程中按现行规范要求需要设暗柱之处绝大部位为对门窗洞口边缘的加强，其墙肢属于联肢墙，并不是一字型矩形墙体，联肢墙连梁起耗散地震能量作用，受力状况和延性较好，在整体受力时当洞口较小时，往往墙体显槽形截面，因此在剪力墙结构中除设置角窗处外，暗柱截面尺寸不必过大。
3.2 剪力墙结构的超长问题
在目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定，也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。今后当剪力墙结构超长时，应该慎重处理为好，过长时应该尽量设置温度伸缩缝，宜较严格遵守规范规定的限值。剪力墙结构刚度大，受温差影响大，混凝土的收缩、徐变产生的变形大，墙体对楼面、屋面产生的约束也大；当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。今后在处理超长结构时，特别是处理超长的剪力墙结构时要特别慎重，当发生由于建筑使用功能要求不允许超长建筑设永久缝时，建议采用对结构施加预应力的方法并结合采用设计构造措施、施工措施共同给予处理高层建筑剪力墙连梁设计的探讨与剪力墙相连的梁称为连梁。
3.3 剪力墙连梁问题
连梁一般具有跨度小，截面大，与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。因此，高层建筑在水平力作用下，连梁的内力往往很大。设计时，即使采取了降低连梁内力的各种措施，如：加大剪力墙的洞口宽度；在连梁中部开水平缝，在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减，对局部内力过大层的连梁内力进行调整等，仍无法使连梁的截面设计符合要求。由于设计规范对此没有明确规定，因此，设计时感到无所适丛。而设计、构造不当将会造成结构在抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求，进而影响承受竖向荷载的能力。
