剪力墙位置和数量对框架-剪力墙结构受力性能的影响分析

陈晓红

摘  要：建立了框架-剪力墙结构基于变形协调的连续化分析方法，通过对剪力墙位置和剪力墙厚度等数量方面的改变考察框剪结构的受力性能，通过对层间位移角的影响值的对比得到剪力墙布置方案的结论，可供结构设计参考。

关键词：框架-剪力墙结构;层间位移角;抗震能力

中图分类号：TU398+.2 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）11-0064-03

Abstract： A continuous analysis method of frame-shear wall structure based on deformation coordination is established. Through the change of shear wall position and shear wall thickness， the mechanical performance of frame shear structure is investigated.

Keywords： frame-shear wall structure; interstory displacement angle; seismic resistance

前言

在框架中加入剪力墙后，可以有效降低结构侧移值、增加结构刚度，提高结构的抗震能力。但剪力墙的位置不同，其提高的抗震能力差距很大;而剪力墙的数量又有着墙体片数、墙体长度、墙体厚度等有着密切的关系，这些都属于结构概念设计的范畴。为了探究框剪结构中剪力墙的位置和数量对框剪结构的影响，本文通过实例的力学性能的分析，对剪力墙的变化引起的框剪结构性能参数的改变进行对比，为概念设计提供更清晰的参考。

1 框架-剪力墙的结构分析方法

框架-剪力墙结构是框架和剪力墙的混合体系，是国内外常用的高层结构，分为铰接和刚接两种体系[1]。我们都知道框架在侧向力作用下的变形为剪切型，而剪力墙结构侧移变形主要为弯曲型，两种性质完全不同的结构，通过刚性楼屋盖连接成一个整体——框架-剪力墙结构，由于变形协调一起工作，从而形成整个结构的抗侧刚度[1]。根据连续化方法，在水平力作用下，该结构分析方法如下，如下图1中计算简图。

其中q（x）为作用于框架-剪力墙结构的主轴方向的总水平倒三角形分布外荷载;pk（x）为主轴方向的倒三角形分布于总框架上的水平荷载;E■qm为第m片剪力墙的广义抗弯刚度;y（x）为侧向变形量;EIq为总剪力墙的总抗弯刚度、抗侧刚度。

接框架-剪力墙结构协调工作且以侧移值y（x）为未知数的方程表达式。通过求解其通解，引入相应的边界条件，并令？孜=■，得到在倒三角形荷载下框剪结构的侧移值如下表达式（6）：

当x=H，？孜=1时，该结构在倒三角形分布的水平荷载下的顶点位移？驻为式（7）。

2 案例分析

2.1 剪力墙位置变化的案例分析

为简化计算，以某三跨间距4.5m的框剪结构，设防烈度为7度II类，基本风压为0.4kN/m2，层高为3.6m，地面粗糙度为C类，平面布置方案见图2（图中涂黑部分为剪力墙位置）。现采用YJK结构软件进行分析，结果见表1。

2.2 剪力墙厚度变化对抗震性能的影响（图3）

3 结束语

上述案例通过采用固定轴网柱距、楼层数、楼盖荷重，以不同位置的剪力墙布置和墙体厚度的改变进行考察，可以看出，剪力墙位置居于平面中央处或呈对称布置效果较为显著;剪力墙的数量的改变以长度的增加影响较大，厚度的改变影响相对较小。

框架中加入剪力墙可提高结构的抗震性，也能增加耗能能力，与框架部分形成两道抗震防线。当剪力墙部分遭受破坏后，纯框架部分可提供更多的延性。性能設计法[3]的基本思想就是建筑物除了在大地震中不能倒塌外，还应在小震作用下不能产生过大的位移，以使得非结构的设备部分产生破坏，剪力墙的合理设置不失为达到该要求提升结构刚度的有效方法。

参考文献：

[1]傅学怡.实用高层建筑结构设计（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]中国建筑科学研究院.高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-201

0）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]方鄂华.高层建筑钢筋混凝土结构概念设计[M].北京：机械工业出版社，2007.