框架剪力墙仿古建筑结构分析与实例设计

张柳英

【摘 要】 框架剪力墙结构具有刚度大、抗震性强等优点，在仿古建筑中有着应用广泛。文章对框架剪力墙结构设计的主要原则进行了总结，对仿古建筑框架剪力墙结构设计要点进行了分析，并结合工程实例，对框架剪力墙结构设计中出现的技术难点进行了总结，并提出了相应的解决措施，从而更好的提高仿古建筑的质量。

【关键词】 仿古建筑 框架剪力墙结构 设计

前言

剪力墙本身因具有整体性强、用钢量少和结构刚度大等特点，所以在居住性建筑设计中广为应用。特别是一些仿古建筑中采用现浇框架剪力墙结构，不但能使隔离墙和承重墙合二为一，还能使得小开间中的分隔墙尽量减少，大大提高了经济效益。除此之外，框架剪力墙结构相比较于框架结构，应用更为广泛，主要原因在于它还具有简洁、不露梁和露柱等优势，使建筑外观美，而且内设空间更大，提高空间使用率。当然，还可以通过合理设计成延性剪力墙的方式来提升其抗震性能，该种剪力墙在震区或非震区均可应用。

1 框架剪力墙结构设计的主要原则

1.1 整体性原则

在设计剪力墙的时候，必须站在整体的角度考虑剪力墙的位置、高度等。一般来说，剪力墙的纵向高度应不低于建筑物的总高度，当剪力墙在纵向方向上发生变化时，应适当调整墙体的厚度和混凝土选用的等级、类型，也可适当减少墙肢的数量，进而提升墙体的整体抗侧刚度，以免各不同层数的刚度发生变化，导致应力过度集中的问题出现。

1.2 最大限度控制剪力墙的平面外弯矩

剪力墙的平面外弯矩对建筑结构的整体稳定性具有极大影响，因此，在实际设计过程中，必须对剪力墙的平面外弯矩进行严格控制，可采用增设垂直墙肢或者壁柱的方法，此外，针对截面积较小的楼面梁，可采用铰接或者半刚接的方法，从而有效降低墙肢的平面外弯矩。

1.3 为了保证墙体的抗震能力，必须确保墙体的拉通対直

在建筑结构设计规范中，一般要求门、窗等各部位的上下各层必须位于同一垂直线上，以确保墙肢和连接梁的受力明确，这样才能简化计算，对建筑抗震结构进行设计的时候，必须杜绝错洞剪力墙和叠合错洞剪力墙的出现，因为一旦出现这种现象，剪力墙肢就会出现不符合规范的问题，同时，墙上的洞口部位的抗震性会大大降低，一旦发生地震便很容易影响到整个建筑物的安全。

1.4 避免全部采用短肢框架剪力墙结构

建筑结构设计中不能全部采用短肢剪力墙的结构形式，因为该类结构在抵抗水平力方面的性能较弱，若采用的短肢框架剪力墙结构较多，必须适当布置一些筒体，从而使框架剪力墙结构的整体刚度增强。

2 框架剪力墙结构设计在仿古建筑结构设计中的应用

2.1 科学展开平面布置

科学设计平面布置，对于剪刀墙在仿古建筑设计中的应用有着重要的作用。在进行剪刀墙的设计中，科学合理的平面布置可以提高剪刀墙的利用效率，提高仿古建筑的承载力。所以，在进行剪刀墙的平面布置设计中，首先要注意在进行布置剪刀墙时，要沿着平面重要轴线的方式进行设计，进而使得剪刀墙的平面布置更加科学合理。此外，在进行剪刀墙的布置中，要减少单向平面布置的手段，进而提高剪刀墙结构的抗震性能。同时，在进行剪刀墙的平面布置时，要进行对称布置，进而使得剪刀墙的刚度中心和质量中心协调一致，减少剪刀墙的扭矩作用，提高剪刀墙的承载力和抗震性能。所以，科学设计剪刀墙的平面布置，对于剪刀墙在仿古建筑设计中的应用十分重要。

2.2 剪刀墙结构的长度、厚度和延性的设计

在进行仿古建筑剪刀墻的设计中，对剪刀墙的长度、厚度以及延性设计需要格外注意。在进行剪刀墙的设计时，遵守其设计原则，剪刀墙的厚度和长度的设计有一定的规范和要求。根据建筑的抗震情况，剪刀墙的厚度和长度是要根据建筑的抗震系数进行设计和确定，不一样的抗震等级系数，在剪刀墙的长度和厚度的设计上也就不一样。所以，在进行剪刀墙的设计中，为了保障建筑物的稳定、安全和抗震效果，剪刀墙结构的厚度最小是二百毫米，高厚比例要小于六分之一。在建筑物的剪刀墙结构厚度和长度比值不均时，要采取L、T性截面剪刀墙进行代替，同时也要增加其翼缘长度。在剪刀墙的延性上，一般的设计经验是，如果剪刀墙的宽高比小于二，剪刀墙的延性最好，进而减少剪刀墙的破坏。如果比例大于二，就要对剪刀墙进行开洞。因此，在进行剪刀墙的设计中，要注意剪刀墙结构的长度、厚度以及延性的设计，进而保障建筑物的承载力。在进行墙身钢筋设计的过程中，设计人员需要保障剪力墙水平和竖直方向的配筋率不小于0.2%。对于三级地震，设计人员应提升剪力墙的配筋率，这样才可以保证墙体的稳定性和抗震性。

2.3 确定墙肢截面厚度

墙肢截面厚度对框架剪力墙结构设计的质量有着十分重要的影响，因此，作为结构设计的专业人员，想最大程度的发挥出框架剪力墙结构设计在建筑机构中的效果，在对墙肢截面厚度进行确定的时候一定要对剪力墙的厚度进行充分的考虑，根据剪力墙厚度的具体情况对墙肢截面厚度的范围进行严格的控制。通常情况下，应将其厚度划定为最小值，这样以便于日后施工的调整。为了有效的提升剪力墙的稳定性，对于一些较短的墙肢，可以适当的对其底部进行加厚处理，同时，这样还能在一定程度上增强剪力墙的刚度，提升仿古建筑墙体的安全性。

2.4 规范进行剪力墙连梁钢筋配置

设计人员在对剪力墙的结构进行设计的时候，必须结合仿古建筑的实际特点，对设计方案进行优化。根据实地调查可知，仿古建筑的关键部位是连梁，连梁不仅承担着仿古建筑的承重责任，对建筑墙体的刚度也具有一定的积极意义。因此，在对仿古建筑的框架剪力墙结构进行设计时，设计人员必须充分考虑到连梁的作用，保障其具备一定的抗剪性，从而避免连梁弯曲损坏的现象发生。与此同时，为了提高强剪力墙墙体的稳定性，设计人员需要规范的进行连梁钢筋的配置，在配置钢筋的过程中，设计人员需要遵循相关的吧标准，不可以随意的进行钢筋配置，否则，会导致仿古建筑产生严重的安全隐患。

2.6 做好框架-剪力墙结构中的连梁设计

框架-剪力墙结构中框架与剪力墙、剪力墙与剪力墙的连接方式有铰结与刚结两种。铰结为通过楼板连接来保证剪力墙与框架协同工作，刚结为通过连梁连接来保证剪力墙与框架协同工作。在铰结体系中，由于没有考虑连梁的约束作用，使得楼板作用显著，要保证剪力墙与框架协同变形和工作，楼板必须绝对刚性。在刚结体系中，连梁对墙和柱都会产生约束，连梁将承担着较大的剪力和弯矩，约束作用明显，并可以与楼板一同作为连接构件，传递弯矩、剪力、轴力。当结构遭受小于其设防烈度的多遇地震时，整个结构处于弹性工作阶段。当遭受高于其设防烈度的罕遇地震时，连梁形成塑性铰消耗地震能量，结构刚度降低，自振周期加大，地震力降低，减轻结构破坏。但由于连梁跨高比小，两端连接的墙或柱刚度差异较大，连梁变形产生较大的内力而破坏。连梁破坏有脆性的剪切破坏和延性的弯曲破坏，设计时应尽量避免连梁发生剪切破坏，让连梁先屈服，形成塑性铰。

3 实例分析

3.1 工程概况

潮安区东山湖特色产业基地CA2013-T12地块（二期），本工程位于广东省潮州市潮安区，为仿古建筑，包括一栋11层办及1层地下室。该建筑采用混凝土框架剪力墙结构体系，其中框架部分抗震等级为一级，剪力墙部分抗震等级为一级，基础采用筏板桩基。本工程设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，建筑场地类别为Ⅲ类，场地特征周期为0.55s，设计地震分组为二组。

3.2 技术难点

该項目主要技术难点如下：1、该结构位于八度区，框架剪力墙结构极易出现连梁抗剪超限及柱节点域抗剪超限。2、结构位于8度区，剪力墙分层浇筑，交界处施工缝验算不满足。3、因场地土层多加沙层，且持力层起伏，沉桩困难。4、由于该建筑为仿古建筑，存在较多挑檐、檐口、屋脊等特殊古建节点做法，传统平面图无法表示清楚，施工单位无法充分理解设计意图。

3.3 解决措施

对于以上难点，在项目中主要采取了以下解决措施：1、提高墙柱混凝土等级，对抗剪不足连梁，设置交叉斜筋或对角暗撑，提高连梁抗剪承载力。2、剪力墙施工缝验算不满足处，增设附加竖向短钢筋以抵抗水平地震剪力。3、由于持力层起伏，沉桩困难，因此对该建筑桩基进行分区域确定桩长，减小持力层较高处桩长，并复核其单桩承载力，在满足设计要求的前提下，实现了桩基的顺利施工。4、对于较多的特殊古建节点做法，在平面图进行索引，然后绘制单独的节点详图，包括节点平面图、节点立面图、节点断面图，对于特别特殊的节点还提供三维效果图，充分表达设计意图，便于施工单位理解。

4 总结

综上所述，框架剪力墙结构设计是仿古建筑实施中的重点内容，专业性很强，包含诸多设计要素及内容。设计人员要依据实际工程背景，对框架剪力墙结构内涵及分类具备明确认知，依据框架剪力墙结构设计计算原则，合理选择剪力墙厚度及长度，并对其进行平面布置，处理约束边缘构件，达到最佳工程效果。

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