關於框剪結構設計的影響因素論文

框剪結構是最主要的抗側力構件，擁有着極強剛度，透過優良的性質，從容滿足我國當前對建築抗震設計的要求，更好的爲我國建築行業的健康發展，保駕護航。

1 框剪結構的概念設計

在當前的建築抗震設計過程中，從一定程度上來說，概念設計要遠遠重要於分析計算， 由於建築結構受力的繁瑣複雜，而且目前科學技術對地震的認識還存在侷限性，而且，施工安裝以及材料的性能等差異，都會影響到結構抗震分析技術的精準性，使其結構計算結果和實際世界差異較大.”抗震概念設計”是指透過抗震要求,儘可能的減少破壞程度從而對基礎及地基進行選擇,並且設計建築平立面、結構等佈置，注意抗震的薄弱環節，合理選擇材料的延性，再透過合理的設計計算和結構的處理措施，從而設計出優良抗震能力的建築。在進行概念設計時，需要對多方面因素進行考慮，比如場地情況、樑柱截面、材料強度、地理位置以及剪力牆的佈置位置等，都會對其進行影響，剪力牆是框架結構最主要的抗剪力構件，應用框架結構時，需要將其主軸方向均設定剪力牆， 從而構成雙向的抗剪力結構，尤其是當抗震強度較高時，防止發生單向佈置，透過控制各種參數指標，從而對其進行全方位的概念設計。

2 框剪結構的結構設計

2.1 佈置剪力牆

在進行框剪結構剪力牆的佈置時，通常均勻佈置與建築四周，並且積極發揮抗扭性能。一般來講，假如平面的凹凸變化較大，那麼該部分的結構能力也相對比較薄弱，通常在其凸出部分進行剪力牆的佈設，對其抗剪能力予以加強，縱橫的剪力牆應該儘可能的在一起連接，或者將其設定值具備邊框的框剪剪力牆，並且形成T 形、L 形以及口字型，儘量將其結構剛心與建築質心發生重疊，從而提高剪力牆的抗扭能力以及剛度，與此同時，還要遵從均勻、對稱、連續以及周邊的原則。

2.2 控制剛度特徵值

一般來說，剛度特徵值越小，則結構的剛度越強。目前，框架結構是最主要的抵抗地震作用的結構，如果抗側剛度條件較差，那麼結構將難以適應變形需求，從而導致框架受力較高，樑柱的截面尺寸也相應變大，從而降低框剪結構的使用性能。反而言之，如果剛度特徵值較小，則說明其具備較多的剪力牆，而且抗側剛度較大，從而致使地震作用較大。所以，要求剛度特徵值通常處於1.15～2.4 範圍內最爲合適，整個框剪結構將充分發揮其作用，各個結構之間受力均勻，互相協調，可靠安全，對於整個框剪結構的剛度設計具有十分重要的.作用。

2.3 控制水平位移

在實際設計過程中， 相應的規定給了較爲詳實的參數參考：即要求層間位移角應小於1/800，從而作爲測量抗側剛度的指標。如果不考慮偶然偏心位移時，應該小於1.2，如果考慮偶然偏心位移時， 應該小於1.5 即可， 此二者均爲扭轉剛度的指標。如果不滿足以上條件，應該儘可能的調整建築周邊抗側力構件，通常可以採用加高連樑以及增大剪力牆措施。

2.4 控制剪重比

在一定意義上來說，剪重比能夠反映地震強度下水平結構的重要指標，其中，通常與結構佈置、抗震防烈度以及結構體形相關。如果剪重比難以滿足實際需求，那麼其結構的抗側裏剛度也就相對較小，而且地震力也較小。這時，通常可以透過以下方法對其進行調整：

(1)如果地震剪力較小，但是層間位移角較大的時候，則證明其結構比較柔弱， 通常對其進行加大柱截面以及牆截面，從而加強剛度。

(2)如果地震剪力較大，但是層間位移角較小的時候，則證明其結構比較剛強， 通常對其進行減小柱截面以及牆截面，從而降低剛度，提高經濟效益。

(3)如果地震剪力較小，但是層間位移角剛好適宜的時候，通常可以使用SATWE，透過“調整資訊”，將“全樓地震係數放大係數”適宜的輸入大於1 的係數，從而提高地震作用，最後達到剪重比的要求。

2.5 控制週期

如果週期比不符合實際規定要求，那麼就證明其結構的抗扭剛度較小，而扭轉效應較大，不合理的佈置結構的抗側力構件。同時，應該將週期儘可能的控制於0.08-0.12N 之間(N 爲層數)，一旦超過這個範圍，則證明結構太柔或者太剛，應當針對性的對其進行調整。

3 框剪結構的特點

在進行框剪結構設計前，需要對框剪結構的結構特點及其性能特性進行深入的研究探討，確保充分的瞭解框剪結構自身的屬性性能之後方可進行設計，一般情況下來講，框剪結構形式主要包括抗震、剛度以及受力三個方面，針對這三方面進行以下的框剪結構特點的分析：

(1)受力特徵，一般來說，在對框剪結構的表面進行觀測的時候， 其自身僅僅是屬於能夠全部垂直於地面上的一個結構體，而且因爲其框架沒有一定的抗壓能力，所以導致其空腹懸臂樑受到來自外界的壓力作用時會產生結構彎曲變形，在其結構彎曲之後所固定出曲線通常稱之爲彎剪形態， 總而言之，因其自身的屬性特徵，在框剪結構受力之後會出現比較嚴重的彎曲變形。

(2)剛度特徵，通常而言，可以說框剪結構與普通的純框剪結構的受力反應基本相同，而且，在基底部分的彎矩達到百分之二十之後，就會導致其自身的剛度發生非常大的差異，所以我們在工程需要的因素下，可以考慮增加其抗震性能，並對抗震等級進行調節， 但框剪結構的彎矩達到百分之八十之後，纔會導致其自身剛度不斷縮小， 故應該採取良好的結構設定方法，從而達到抗震作用。

(3)抗震特徵，因框剪結構的結構特點會使其具備相應的抗震特性，爲提高其結構穩定性，在進行框剪結構的施工之前，需要對實際施工地進行地質分析，從而完美的運用框剪結構的抗震性。

4 工程實例說明

4.1 工程概況

假設某工程爲綜合辦公樓， 地上層高20 層， 地下層高2層，長度75.9m，寬度20.3m，應用框剪結構體系，抗震的設防烈度爲7 級，施工場地類別爲Ⅱ類，施工場地地勢開闊，爲較常見的平原地形，對抗震設計有利。

4.2 方案設計

透過對結構概念的合理運用，並且依據局部主體之間的力學邏輯關係、個人試驗以及破壞機理，從而統籌分析框剪結構的結構整體，針對性的設計抗震牆數量，並對其進行佈置，一般情況下， 縱橫剪力牆應當設定爲T 形、L 形以及匚形等規範形式，從而使縱橫剪力牆能夠作爲縱橫牆的翼緣，進而提高結構的整體性以及剛度，最後，使用Γ 形結構要比T 形結構的剛度要強。

4.3 校覈優化

首先，要依據樑柱的框剪剛度與結構進行優化，其次透過剪力牆抗彎剛度調整剪力牆的尺寸以及數量。採用PKPM 模擬優化工程，檢測其是否合理有效，從而整體優化框剪結構。使用計算機軟件分析框剪結構時，某些參數通常難以估計，比如最大地震作用方向、結構基本週期以及振型組合數等，往往需要對其進行多次反覆的試驗才能得到結果。本文透過利用PKPM軟件建立框剪結構的三維空間模型，依據計算結果，不難看出，在結構的X 方向，其最大層間位移角是1/1170，最小剪重比爲3.90%，在結構的Y 方向，其最大層間位移角是1/ 990，最小剪重比爲3.75%。框剪結構的X 方向的平動第一自振週期是T1= 1.6335，扭轉第一自振週期是T3=1.3476，同時比值均小於0.89，滿足框剪結構的抗扭剛度要求。因爲扭轉效應的使用效果不明顯，所以不予考慮。

5 結語

綜上所述，透過對框剪結構設計的影響因素分析，從而加強人們對框剪結構的認識， 並且推動框剪結構的普及使用，爲我國的建築事業的優質工程奉獻力量。