趙闖 郭東亮

摘 要：所謂的框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是由框支剪力墻結(jié)構(gòu)與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)組合而成的。框支短肢剪力墻的受力情況明顯區(qū)別于以往的框支剪力墻，這是因為短肢剪力墻在其中起了作用。在本文中，我們主要對框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的受力情況以及結(jié)構(gòu)特點進行了分析，主要提出并解決了以下三個問題：計算層剪切剛度比方法、內(nèi)力在框支柱和框支梁間的作用情況、剪力在樓層間的分配方法等。

關(guān)鍵詞：框支；短肢；剪力墻；結(jié)構(gòu)分析

中圖分類號：TU398.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0290-02

1 框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點和研究現(xiàn)狀

1.1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)特點

如果僅僅是指短肢剪力墻，那么其還是可以被劃分在剪力墻結(jié)構(gòu)中的，雖然它的肢長是非常短的（通常情況下在2m左右或更短），但是相對于肢長不大于四倍墻體厚度的異形柱，短肢剪力墻擁有其不可比擬的優(yōu)勢。短肢剪力墻不僅僅有著更為科學(xué)合理的受力情況，而且其截面的形式也比較豐富，一般情況下是L形、Z形、J形、T形，有時候也可能有+形或者一形。此外在結(jié)構(gòu)方面，也可以進行更加靈活設(shè)置，可調(diào)整性非常強，在墻數(shù)量的設(shè)置上可以多也可以少，墻肢的長度范圍也比較大，所以其整層剪切中心可以隨著調(diào)整進行更正，故而對其進行規(guī)劃的時候更加簡單。

從抗側(cè)性能方面來看，短肢剪力墻的性能在框架和普通剪力墻中間，它擁有著彎曲型的位移曲線，不過比普通剪力墻曲率要小。因為其抗側(cè)方面的特點，導(dǎo)致樓層剪力的核心受力結(jié)構(gòu)不是核心筒，而是平均分布在墻體中，故而短肢剪力墻與框架在受力性能方面有著非常大的區(qū)別。

1.2 框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)特點

框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是根據(jù)以往對框支剪力墻的命名規(guī)范進行命名的，不過在結(jié)構(gòu)方面來看，其自身的特點還是非常明顯的，主要體現(xiàn)在下面幾個地方：

（1）在支承形式方面，剪力墻一般都會同時擁有“框支”與“梁抬”兩種形式。因為墻肢的長度較短，數(shù)量較多，所以出現(xiàn)框支柱與一部分墻肢無法接觸的情況就成為了必然，而這種在梁上進行直接支撐的形式，我們在工程上稱之為“抬梁”，由此看出，框支梁的設(shè)計在布置剪力墻中是尤為重要的。

（2）在使用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的時候，我們一般會選擇深梁轉(zhuǎn)換。這是因為短肢剪力墻擁有著多種截面形式，在大部分情況下都會發(fā)生主次梁一起支承上部墻肢，在小部分情況下還可能發(fā)生次梁支承傳遞給主梁，其傳力體系是非常復(fù)雜的。

（3）由于在框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，其剛度在轉(zhuǎn)換層之間會出現(xiàn)較大的變化，所以其可以稱之為剪力墻的薄弱環(huán)節(jié)。因為框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)擁有著墻肢較短的特點，所以其在一般情況下跟下層框支柱截面差別較小，所以如果可以在進行設(shè)計的過程中，對其進行重視并調(diào)整，將可以有效的防止突變情況的發(fā)生。

2 轉(zhuǎn)換層上下的剛度變化

2.1 現(xiàn)有剪切剛度比計算公式的缺陷

由于在傳統(tǒng)框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，剛度在轉(zhuǎn)換層之間的差異較大，即：下層剪力墻剛度相比上層剪力墻剛度方面是非常小的，所以在轉(zhuǎn)換層間發(fā)生剛度突變的概率是非常大的。當(dāng)發(fā)生地震時，由于應(yīng)力容易集中在剛度突變區(qū)域，又因為底層剛度不夠易變形，可是框支架抵抗變形的能力又比較弱，這將導(dǎo)致建筑物在抗震方面的能力下降。

而為了使這個問題得到有效的解決，一般情況下都會對結(jié)構(gòu)布置進行科學(xué)合理的調(diào)整，除了對上下層剪切剛度比進行減小之外，還會對墻與柱之間的界定進行放寬，同時對墻的定義也應(yīng)該擴展至尚寬比大于3的柱體。根據(jù)有關(guān)規(guī)定的調(diào)整，在落地剪力墻數(shù)量方面，取消了對其數(shù)量必須大于總剪力墻數(shù)量50%的規(guī)定，不過對于計算剪切剛度比的公式并沒有進行調(diào)整。而在短肢剪力墻的建設(shè)中，由于其自身布置較為靈活，有著很多的變化，所以對其調(diào)整系數(shù)進行確定也是非常困難的。

2.2 直接采用樓層側(cè)向剛度比控制

因為建筑物的質(zhì)量大部分在樓層處集中，所以在一般情況下，我們可以在對整個結(jié)構(gòu)進行動力分析的時候，將其模擬為一連串豎向質(zhì)點的水平振動。樓層抗側(cè)剛度的比值一般情況下會用剪切剛度比進行表達的原因是為了能夠方便工程的驗算。而在實際中，其樓層的抗側(cè)剛度在方向上是有所不同的，應(yīng)該對其進行分開分析。由此可以得知，就算把剪切剛度比計算方法用在大空間框支結(jié)構(gòu)中也是不準(zhǔn)確的。在進行計算樓層側(cè)向剛度的時候是非常復(fù)雜的，需要對剪切、彎曲、軸向變形進行綜合考慮。

3 單片框支剪力墻的工作方式

框支剪力墻的受力方面是比較復(fù)雜的，下部支承框架上部墻體中外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力有著完全不同的分布情況。如果想要準(zhǔn)確的算出應(yīng)力，就需要對其共同的作用情況進行分析。在豎向荷載作用下的工作特點主要為下文所述：

豎向荷載對框支剪力墻進行作用后，在與框支梁有著較遠(yuǎn)距離的上部墻體中，豎向應(yīng)力不會因底部框架而改變其分布規(guī)律，若荷載對其進行均勻作用，則豎向應(yīng)力也會分布均勻，而在稍微下方一點的位置的豎向應(yīng)力會集中在框支柱上方。

隨著框支柱的截面高度增大，托梁的剛度增大，那么豎向應(yīng)力的集中度將會下降，在分布上會越加均勻，在常用尺寸下，分布在邊柱的豎向應(yīng)力比平均應(yīng)力大4～6倍。

在柱的上方，單跨框架梁的彎矩是非常小的，其分布大致于簡支梁相同。因為上方墻體與框架梁是一起進行工作的，它們會結(jié)合成如倒T形的深梁，而其受拉翼緣就是框支梁。故而框架梁將會承擔(dān)軸向拉力，而拉力值能夠達到（0.15～0.20）qL。框支梁區(qū)別于普通的框架梁，框架梁在一般情況下都是受彎構(gòu)件，并沒有一點軸力，所以在相同豎向荷載作用下，會有較大的彎矩；而作為拉彎構(gòu)件的框支梁，有著較小的彎矩，不過它還有軸向拉力，在托梁的端部有著其最大的剪力，其中單跨框支梁的端部大概有0.25qL的剪力。

4 樓層剪力在墻柱間的分配

不把扭轉(zhuǎn)影響作為影響因素的情況下，同層各構(gòu)件的水平位移大體上是相同的，因為高層建筑中的樓板在平面中具有很強的剛度。分配剪力墻結(jié)構(gòu)中各片墻的水平力主要是根據(jù)它的等效剛度，而對框架結(jié)構(gòu)中各片框架的水平力進行分配時主要根據(jù)它的抗側(cè)剛度D。對于平面框架的空間結(jié)構(gòu)來說，還要把框架平面外相連梁以及樓板對框架側(cè)移的約束力考慮進去。

柱自身的線剛度和截面抗剪強度并不是決定柱的抗側(cè)剛度的唯一因素，而柱周圍的相連梁的剛度對柱的抗側(cè)剛度也有一定的影響。工程當(dāng)中，在墻和柱之間的樓層剪力進行分配時通常認(rèn)為是根據(jù)它的截面抗剪強度，柱基本上核心簡承擔(dān)了主要的樓層剪力，因為柱的截面抗剪強度要比墻小的多。正如上面所提及的一樣，框支剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層框支梁具有很大的截面高度。

如上文所述，框支剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層框支梁截面高度較大，所以，并不是核心筒主要承擔(dān)著樓層剪力，而梁在增加柱抗側(cè)剛度方面也有非常重要的作用。由于框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有較多的墻肢，且這些墻肢的分布不規(guī)律，不集中，所以導(dǎo)致相應(yīng)的需要更多的框支梁，而且會有更大的截面高度，就會更加突出這一現(xiàn)象，這時，總剪切力的30%甚至大于40%的剪力會由框架柱承擔(dān)。所以，在轉(zhuǎn)換層用不用平面剛性假定都上述結(jié)論都是可不影響該結(jié)論的成功建立，因為組集構(gòu)件剛度矩陣的方法是一樣的。

現(xiàn)在，框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層通常設(shè)置在二、三層，有的還運用2/3總高度處的高位轉(zhuǎn)換層，而不是將其設(shè)置在底層。框架梁高度以及柱抗側(cè)剛度都比轉(zhuǎn)換層框支梁小很多的框剪結(jié)構(gòu)通常設(shè)置在轉(zhuǎn)換層以下。這時，水平剪力和扭矩就會沿轉(zhuǎn)換層框架柱傳遞下來，并且會在相鄰層墻柱間形成再一次分配，最后集中于核心筒。此時，轉(zhuǎn)換層的框架的內(nèi)力尤其會對與其緊鄰的下一層形成一定的擴散影響作用，因為這時底層框架柱所承擔(dān)的剪力已不到總剪力的10%。同時，由于框架梁剛度的降低提高了樓板對柱的抗側(cè)剛度，樓板進一步分配了水平剪力。在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，也要根據(jù)情況適當(dāng)增加和轉(zhuǎn)換相鄰層的樓板的厚度，再對其平面內(nèi)內(nèi)力與變形進行計算。然后依照彈性樓板進行假定。

5 結(jié)束語

針對該結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)框支剪力墻在以上三方面的不同，重點從短肢剪力墻在框支梁上支承方式的變化對框支梁、框支柱中內(nèi)力分布的影響進行了論述，點明這一結(jié)構(gòu)形式和普通框支剪力墻存在著根本的不同，并從理論上對不同之處形成原因及可能造成的問題進行了分析。

參考文獻

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收稿日期：2018-3-10