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框剪结构设计的影响因素论文

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关于框剪结构设计的影响因素论文

框剪结构是最主要的抗侧力构件，拥有着极强刚度，通过优良的性质，从容满足我国当前对建筑抗震设计的要求，更好的为我国建筑行业的健康发展，保驾护航。

1 框剪结构的概念设计

在当前的建筑抗震设计过程中，从一定程度上来说，概念设计要远远重要于分析计算，由于建筑结构受力的繁琐复杂，而且目前科学技术对地震的认识还存在局限性，而且，施工安装以及材料的性能等差异，都会影响到结构抗震分析技术的精准性，使其结构计算结果和实际世界差异较大.”抗震概念设计”是指通过抗震要求,尽可能的减少破坏程度从而对基础及地基进行选择,并且设计建筑平立面、结构等布置，注意抗震的薄弱环节，合理选择材料的延性，再通过合理的设计计算和结构的处理措施，从而设计出优良抗震能力的建筑。在进行概念设计时，需要对多方面因素进行考虑，比如场地情况、梁柱截面、材料强度、地理位置以及剪力墙的布置位置等，都会对其进行影响，剪力墙是框架结构最主要的抗剪力构件，应用框架结构时，需要将其主轴方向均设置剪力墙，从而构成双向的抗剪力结构，尤其是当抗震强度较高时，防止发生单向布置，通过控制各种参数指标，从而对其进行全方位的概念设计。

2 框剪结构的结构设计

2.1 布置剪力墙

在进行框剪结构剪力墙的布置时，通常均匀布置与建筑四周，并且积极发挥抗扭性能。一般来讲，假如平面的凹凸变化较大，那么该部分的结构能力也相对比较薄弱，通常在其凸出部分进行剪力墙的布设，对其抗剪能力予以加强，纵横的剪力墙应该尽可能的在一起连接，或者将其设置值具备边框的框剪剪力墙，并且形成T 形、L 形以及口字型，尽量将其结构刚心与建筑质心发生重叠，从而提高剪力墙的抗扭能力以及刚度，与此同时，还要遵从均匀、对称、连续以及周边的原则。

2.2 控制刚度特征值

一般来说，刚度特征值越小，则结构的刚度越强。目前，框架结构是最主要的抵抗地震作用的结构，如果抗侧刚度条件较差，那么结构将难以适应变形需求，从而导致框架受力较高，梁柱的截面尺寸也相应变大，从而降低框剪结构的使用性能。反而言之，如果刚度特征值较小，则说明其具备较多的剪力墙，而且抗侧刚度较大，从而致使地震作用较大。所以，要求刚度特征值通常处于1.15～2.4 范围内最为合适，整个框剪结构将充分发挥其作用，各个结构之间受力均匀，互相协调，可靠安全，对于整个框剪结构的刚度设计具有十分重要的作用。

2.3 控制水平位移

在实际设计过程中，相应的规定给了较为详实的参数参考：即要求层间位移角应小于1/800，从而作为测量抗侧刚度的指标。如果不考虑偶然偏心位移时，应该小于1.2，如果考虑偶然偏心位移时，应该小于1.5 即可，此二者均为扭转刚度的指标。如果不满足以上条件，应该尽可能的调整建筑周边抗侧力构件，通常可以采用加高连梁以及增大剪力墙措施。

2.4 控制剪重比

在一定意义上来说，剪重比能够反映地震强度下水平结构的重要指标，其中，通常与结构布置、抗震防烈度以及结构体形相关。如果剪重比难以满足实际需求，那么其结构的抗侧里刚度也就相对较小，而且地震力也较小。这时，通常可以通过以下方法对其进行调整：

(1)如果地震剪力较小，但是层间位移角较大的时候，则证明其结构比较柔弱，通常对其进行加大柱截面以及墙截面，从而加强刚度。

(2)如果地震剪力较大，但是层间位移角较小的时候，则证明其结构比较刚强，通常对其进行减小柱截面以及墙截面，从而降低刚度，提高经济效益。

(3)如果地震剪力较小，但是层间位移角刚好适宜的时候，通常可以使用SATWE，通过“调整信息”，将“全楼地震系数放大系数”适宜的输入大于1 的系数，从而提高地震作用，最后达到剪重比的要求。

2.5 控制周期

如果周期比不符合实际规定要求，那么就证明其结构的抗扭刚度较小，而扭转效应较大，不合理的'布置结构的抗侧力构件。同时，应该将周期尽可能的控制于0.08-0.12N 之间(N 为层数)，一旦超过这个范围，则证明结构太柔或者太刚，应当针对性的对其进行调整。

3 框剪结构的特点

在进行框剪结构设计前，需要对框剪结构的结构特点及其性能特性进行深入的研究探讨，确保充分的了解框剪结构自身的属性性能之后方可进行设计，一般情况下来讲，框剪结构形式主要包括抗震、刚度以及受力三个方面，针对这三方面进行以下的框剪结构特点的分析：

(1)受力特征，一般来说，在对框剪结构的表面进行观测的时候，其自身仅仅是属于能够全部垂直于地面上的一个结构体，而且因为其框架没有一定的抗压能力，所以导致其空腹悬臂梁受到来自外界的压力作用时会产生结构弯曲变形，在其结构弯曲之后所固定出曲线通常称之为弯剪形态，总而言之，因其自身的属性特征，在框剪结构受力之后会出现比较严重的弯曲变形。

(2)刚度特征，通常而言，可以说框剪结构与普通的纯框剪结构的受力反应基本相同，而且，在基底部分的弯矩达到百分之二十之后，就会导致其自身的刚度发生非常大的差异，所以我们在工程需要的因素下，可以考虑增加其抗震性能，并对抗震等级进行调节，但框剪结构的弯矩达到百分之八十之后，才会导致其自身刚度不断缩小，故应该采取良好的结构设置方法，从而达到抗震作用。

(3)抗震特征，因框剪结构的结构特点会使其具备相应的抗震特性，为提高其结构稳定性，在进行框剪结构的施工之前，需要对实际施工地进行地质分析，从而完美的运用框剪结构的抗震性。

4 工程实例说明

4.1 工程概况

假设某工程为综合办公楼，地上层高20 层，地下层高2层，长度75.9m，宽度20.3m，应用框剪结构体系，抗震的设防烈度为7 级，施工场地类别为Ⅱ类，施工场地地势开阔，为较常见的平原地形，对抗震设计有利。

4.2 方案设计

通过对结构概念的合理运用，并且依据局部主体之间的力学逻辑关系、个人试验以及破坏机理，从而统筹分析框剪结构的结构整体，针对性的设计抗震墙数量，并对其进行布置，一般情况下，纵横剪力墙应当设置为T 形、L 形以及匚形等规范形式，从而使纵横剪力墙能够作为纵横墙的翼缘，进而提高结构的整体性以及刚度，最后，使用Γ 形结构要比T 形结构的刚度要强。

4.3 校核优化

首先，要依据梁柱的框剪刚度与结构进行优化，其次通过剪力墙抗弯刚度调整剪力墙的尺寸以及数量。采用PKPM 模拟优化工程，检测其是否合理有效，从而整体优化框剪结构。使用计算机软件分析框剪结构时，某些参数通常难以估计，比如最大地震作用方向、结构基本周期以及振型组合数等，往往需要对其进行多次反复的试验才能得到结果。本文通过利用PKPM软件建立框剪结构的三维空间模型，依据计算结果，不难看出，在结构的X 方向，其最大层间位移角是1/1170，最小剪重比为3.90%，在结构的Y 方向，其最大层间位移角是1/ 990，最小剪重比为3.75%。框剪结构的X 方向的平动第一自振周期是T1= 1.6335，扭转第一自振周期是T3=1.3476，同时比值均小于0.89，满足框剪结构的抗扭刚度要求。因为扭转效应的使用效果不明显，所以不予考虑。

5 结语

综上所述，通过对框剪结构设计的影响因素分析，从而加强人们对框剪结构的认识，并且推动框剪结构的普及使用，为我国的建筑事业的优质工程奉献力量。

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