Question

框剪结构中剪力墙合理数量？

Answer 1

框剪结构中剪力墙有哪些合理数量？
在框架- 剪力墙结构中，剪力墙的数量直接影响到整个结构的抗震性能和土建造价。剪力墙布置得多，结构的抗侧刚度大，侧向位移小；但材料用量增加，同时由于结构自振周期缩短，结构自重增大，导致地震反应随之加大，即侧向力变大。反之，剪力墙布置得少，材料用量减少，由于结构较柔，自振周期变长，地震反应即地震作用力变小；但结构抗侧刚度小，侧向位移较大，地震后结构开裂或破坏严重。因此，剪力墙应该是布置得多还是布置得少才有利于结构抗震的问题，曾经在结构工程界引起较长时间的争论。经过对历次地震震害的调查分析发现，剪力墙数量过少，结构侧向位移较大，结构或非结构构件损坏严重，增加了修复费用。而剪力墙数量较多时，往往表现得震害较轻。这就说明，尽管增加剪力墙的布置会加大结构的地震反应，但对整个结构的抗震性能来说，还是有利的。当然，从建筑物土建造价的角度来说，剪力墙数量多时，会导致钢筋和混凝土用料增加，结构自重增大，并导致地基处理费用的上涨。剪力墙数量增加，虽然从力学的角度看，框架所受的水平力会有所减少，但按照我国目前的高层建筑结构设计规程，框架部分的材料用量并不能减少很多。因此，从经济的角度来看，剪力墙以少设为好。此外，剪力墙少则有利于建筑平面的灵活布置。
确定剪力墙的合理数量是一个十分复杂的问题。在方案设计阶段，作为一个初步估算的方法，一般可以按剪力墙的壁率确定。所谓壁率是指平均每单位建筑面积上的剪力墙长度。日本在对几次地震的震害调查后发现，当壁率少于50mm／m2时，震害严重；当壁率多于150mm／m2时，破坏极轻微。另外，剪力墙的初步布置也可根据剪力墙面积率来确定，即同一层剪力墙截面面积与楼面面积之比。根据我国大量已建的框架一剪力墙结构的工程实践经验，一般认为剪力墙面积率在3％～4％较为适宜。
在扩大初步设计阶段或作为结构设计的原则，剪力墙的布置应满足结构抗侧刚度的要求，即通过计算校核结构顶点位移及结构最大居间位移分别满足本章表15-3的限制值二同时，应控制结构的自振周期在一个合理的范围内。根据我国大量已建的框架-剪力墙结构工程的经验，一般认为当结构基本自振周期T=（0．1～0.15）n（n为结构层数）时，剪力墙的数量和构件截面尺寸较为合理。

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