部分框支剪力墙结构

1、部分框支剪力墙结构一、 结构布置1. 底部转换层的设置高度研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变越加剧，落地剪力墙或筒体易出现受弯裂缝，而使框支柱内力增大，转换层上部附近墙体易破坏，因此，转换层越高，对抗震越不利，因此规定9度区不应采用此结构。“高规”第10.2.2条规定：对部分框支剪力墙结构，转换层设置高度8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时可适当提高。对于底部带核心筒的转换层框架核心筒结构和外框为密柱框架的筒中筒结构，由于其转换层上、下的刚度突变不明显，转换层上、下层内力传递途径突变的程度也小于框支剪力墙结构，转换层的高度对这两种结

2、构影响不如框支剪力墙结构严重，因此，对这两种结构的转换层位置，可比框支剪力墙结构适当提高。但当底部带转换层的筒中筒结构外筒由剪力墙组成的壁式框架时，其转换层上、下层的刚度突变及内力传递途径程度与框支剪力墙结构相近，因此，其设置高度限制同框支剪力墙结构。2. 转换层上、下刚度突变的控制带转换层结构应使转换层下部结构的抗侧刚度接近转换层上部邻近结构的抗侧刚度，不发生明显的刚度突变，不应使转换层下部结构成为柔软层，因底部柔软层房屋在大地震中的倒塌十分普遍。转换层上部结构的侧向刚度与下部结构的侧向刚度比应符合下列规定：1） 底部大空间为1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比表示，宜接近1，

3、非抗震设计时不应大于3，抗震设计时不应大于2，可按下列公式计算 (1) (i=1.2)(2) (i=1.2)(3)式中：、底层和转换层上层的混凝土剪变模量 、底层和转换层上层的折算抗剪截面面积，可按（2）式计算。 第i层全部剪力墙在计算方向的有效截面面积（不包括翼缘面积） 第i层全部柱的截面面积第i层的层高第i层柱沿计算方向的截面高度当第i层各柱沿计算方向的截面高度不相等时，可分别计算各柱的折算抗剪截面面积2）底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比可采用下图所示的计算模型按公式（4）计算。宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。（4）式中：换层上、

4、下结构的等效侧向刚度比； 转换层及其下部结构（计算模型1）的高度； 转换层及其下部结构（计算模型1）的顶部在单位水平力作用下的侧向位移； 转换层上部若干层结构（计算模型2）的高度，其值应等于或接近模型1的高度，且不大于； 转换层上部若干层结构（计算模型2）的顶部在单位水平力作用下的侧向位移。当转换层设在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60% 。 当转换层位置大于1层抗震设计时，应同时满足转换层上、下层的等效剪切刚度比不应小于0.6。对于1层转换层上、下层侧向刚度可近似只考虑剪切变形的影响；当转换层位置大于1层时，转换层上部与下部结构的等效刚度比计算中考虑了结构的

5、剪切变形和弯曲变形。为防止转换层上、下层刚度突变和内力传递途径突变“高规”附录E.0.2限制了不应大于1.3。另外，在采用公式（4）时，要注意使转换层上部部分结构（计算模型2）的高度接近或等于转换层下部结构（计算模型1）的高度，且不能大于，若大于，则刚度比的计算结果偏小，是偏于不安全的。对于转换层设置在3层及3层以上时，还须满足本层（转换层）的侧向刚度不应小于相邻上一层侧向刚度的60%，这是为了防止出现转换层的下层楼层刚度大，而转换层本层侧向刚度小，出现竖向刚度严重不规则结构“高规”4.4.2条规定，楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%，但未规定下限。对于位于3层以上的带转换层的高

6、层建筑结构，规定60%作为下限值是必要的。3. 转换构件的形式及布置1） 转换构件的形式按现有的工程经验和研究成果，转换构件可采用：转换大梁、桁架、空腹桁架、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于厚板在地震区使用经验较少，因而规定厚板用于非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围外墙土的约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，所以7、8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。2） 转换层的布置转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上，当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施，因这种多次转

7、换传力路径长，且次梁传给的剪力、扭矩和弯矩，框支梁易受剪破坏，因而B级高度框支剪力墙结构不宜采用框支主、次梁方案。A级高度框支结构条件许可可采用箱形转换层。（高规10.6.10）。4. 剪力墙（筒体）和框支柱的布置落地剪力墙（筒体）和框支柱的布置对防止转换层下部在地震中倒塌起十分重要作用。震害经验得出下部框架柱或有少量剪力墙而上部为刚性墙体结构，地震作用下底部造成严重破坏，甚至倒塌，因此“高规”对落地剪力墙作了如下规定：1） 平面布置应力求简单规则，均衡对称尽量使水平荷载合力中心与结构刚度中心重合，墙肢的长度沿结构全高不宜有突变；2） 落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚，满足转换层上、下层侧向刚度

8、比；3） 框支层周围楼板不应错层布置；4） 落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部；5） 框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边门洞，不宜在中柱上方设门洞，剪力墙内洞口宜上、下对齐，以形成明确的墙肢，小墙肢截面高度不得小于3；6） 长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距宜符合以下规定：非抗震设计： 且抗震设计：底部为12层框支层时： 且 底部为3层及3层以上框支层时： 且其中B楼盖宽度7） 落地剪力墙与相邻框支柱的距离，12层框支层时不宜大于12m，3层及3层以上框支层时不宜大于10m。8） 平面为长矩形、横向剪力墙的片数较多时，落地的横向剪力墙数目与横向剪力墙总数目之比，非抗震设计时不宜小于30%

9、，抗震设计时不宜少于50%。（该条摘自全国民用建筑工程设计技术措施“结构”）9） 较长的抗震墙宜开设洞口，将一道剪力墙分成长度较均匀的若干墙段，洞口连梁的跨高比宜大于6，多墙段的高宽比不应小于2。目的是避免剪切破坏，提高变形能力。二、 框支剪力墙结构构件的混凝土强度等级、部分框支剪力墙结构的最大适用高度（m）、结构抗震等级1. 框支剪力墙结构构件的混凝土强度等级按下列规定选用1） 框支梁、框支柱、转换层楼板不应低于C30；2） 框支梁上的墙体不应低于20；3） 落地剪力墙在转换层以下的墙体不应低于C30。2. A级高层部分框支剪力墙结构适用高度、结构抗震等级 表1非抗震设计抗震设计6789适用

10、高应采用抗震等级非底部加强部位剪力墙80>8080>8080>80四三三二二底部加强部位剪力墙三二二二一框支框架二二一一3.B级高层部分框支剪力墙结构最大适用高度（m）、结构抗震等级 表2非抗震设计抗震设计678适用高度150140120100抗震等级非底部加强部位剪力墙二一一底部加强部位剪力墙一一特一框支框架一特一特一三、 部分框支剪力墙结构最大层间位移角限值及层间弹性位移角限值1. 层间最大位移角限值框支层 框支层（底层） 上海市标准“建筑抗震设计规程”框支层（二层） 上海市标准“建筑抗震设计规程”因底层剪力墙的层间位移主要是以剪切变形为主，弯曲

11、变形成分很少，类似于单层剪力墙变形，为防止框支剪力墙结构底层墙的过早开裂，限制其层间位移角为1/2500。注：楼层最大位移（）以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形，抗震设计时，本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。2. 结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移角限值框支层 1/120四、 底部加强部位结构1. 底部加强部位范围试验表明，底部带转换层的高层建筑结构中，当转换层位置较高时，落地剪力墙往往从墙底部到转换层以上12层范围内，剪力墙出现裂缝或局部破坏，因此带转换层的结构底部加强部位范围应适当增大，高规10.2.4条规定，框支层加上框支层以上二层及墙肢总高度的1/8二者的较大值。本

12、条所指剪力墙底部加强部位包括落地剪力墙和转换构件上部2层的剪力墙。2. 薄弱层底部带转换层的高层建筑，由于转换层上部楼层的部分竖向构件不能连续贯通至下部楼层，因此转换层是薄弱层，其地震剪力需乘1.15的增大系数，设计时，不要误认为只要楼层侧向刚度满足规程要求，该层就不是薄弱层了。转换层的转换构件在水平地震作用下所产生的内力需调整增大，特一、一、二级分别乘以1.8、1.5、1.25系数，8度抗震设计时，转换构件尚应考虑竖向地震的影响（高规10.2.6条）转换构件的竖向地震作用，可采用反应谱法或动力时程分析法；近似计算，可将转换构件在重力荷载标准值作用下的内力乘以增大系数1.1。3. 转换层在3层

13、及3层以上的结构抗震等级抗震设计时，高位转换对结构受力十分不利，在水平地震作用下，在转换层下部落地剪力墙所分配的倾覆力矩往下递增较快，而支承框架的倾覆力矩递增量很少，此外，在转换层处，框支剪力墙的大量剪力通过楼板传递给落地剪力墙。当转换层较高时，剪力分配和传力途径发生急剧的突变，落地剪力墙更易产生裂缝转换层上部墙体所受内力也大，也易破坏，转换层下部的框架也易屈服，形成几个薄弱层，为保证结构安全，高规10.2.5条规定，对部分框支剪力墙结构，当转换层位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按第二节表1、表2的规定提高一级采用，已经为特一级时，可不再提高。对于底部带转

14、换层的框架核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级可不必提高。4. 框支柱及落地墙的内力底部带转换层的高层建筑，结构较复杂，本规程从经济和安全合理考虑，采用增大内力和加强构造措施并重方法。框支柱内力增大，幅度较高，因为在计算时，楼面作为无穷大，在地震力作用下，水平力按刚度进行分配，框支柱刚度往往是落地剪力墙的1%以下，框支柱分配到的剪力很小，但实际上，通过试验，转换层楼面在平面内受力很大，楼板有显著变形，大空间部分框支柱的位移增大，另外，落地剪力墙开裂，刚度降低，从而使框支柱的剪力比计算值大35倍，甚至更多。对于转换位置在3层及3层以上结构，其内力增大幅度也适当提高。高规10.2.7规

15、定：带转换层的高层建筑结构，其框支柱承受的地震力标准值应按下列规定采用：1） 每层框支柱的数目不多于10根的场合，当框支层为12层时，每根柱所受的剪力至少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，每根柱所受的剪力至少取基底剪力的3%；2） 每层框支柱的数目多于10根的场合，当框支层为12层时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。五、 框支梁设计（一） 框支梁配筋设计（高规10.2.8、10.2.9条）1. 梁上、下部纵向钢筋的最小配

16、筋率，非抗震设计时分别不应小于0.3%；抗震设计时，特一、一和二级分别不应小于0.60%、0.50%和0.40%。2. 偏心受拉的框支梁，其支座上部纵向钢筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部纵向钢筋应全部直通到柱内；沿梁高应配置间距不大于200mm、直径不小于16mm的腰筋。3. 框支梁支座处（离柱边1.5梁截面高度范围内）箍筋应加密，加密箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于100mm。加密区箍筋最小面积含箍率，非抗震设计时，不应小于0.9；抗震设计时，特一、一和二级分别不应小于1.3、1.2和1.1。4. 梁纵向钢筋接头宜采用机械连接，同一截面内接头钢筋截面面积不应超过全部纵筋截面面积的50

17、%，接头位置应避开上部墙体开洞部位，梁上托柱部位及受力较大部位，抗震设计时，主筋不宜有接头，不得采用绑扎接头。5. 梁上、下纵向钢筋和腰筋的锚固宜符合下图要求；当梁上部配置多排纵向钢筋时，其内排钢筋锚入柱内长度可适当减小，但不应小于钢筋锚固长度（非抗震设计）或（抗震设计）。框支梁主筋和腰筋的锚固注：非抗震设计时图中应取为（二） 框支梁截面构造要求1. 框支梁与框支柱截面中线宜重合；2. 框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不宜小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。梁截面高度抗震设计时不应小于计算跨度的1/6，非抗震设计时不应

18、小于计算跨度的1/8；框支梁可采用加腋梁；3. 框支梁截面组合的最大剪力应符合下列要求：1）无地震组合 2）有地震组合 框支梁的截面尺寸是由梁的抗剪承载力要求决定，框支梁不设弯起筋，全部剪力由箍筋和混凝土共同承担。4.当框支梁上部的墙体开有门洞或梁上托柱时，该部位的箍筋应加密配置，箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于100mm，配箍率非抗震设计时不应小于0.9；抗震设计时，特一、一和二级分别不应小于1.3、1.2和1.1。当洞口靠近框支梁端部且梁的受剪承载力不满足要求时，可采取框支梁加腋或增大框支墙洞口连梁刚度等措施。框支梁上墙体开有边门洞时，往往形成小墙肢，地震作用时，小墙肢应力集中尤为突

19、出，边门洞部位框支梁应力急剧加大，上部有边门洞框支梁的弯矩约为上部无边门洞框支梁弯矩的3倍，因此除加强小墙肢外，边门洞部位框支梁的抗剪应力也应加强，箍筋应加密。当洞口靠近梁端且剪压比不满足时，也可采用梁端加腋，提高其抗剪承载力。框支梁上墙体有边门洞时梁的构造要求5.框支梁不宜开洞。若需开洞时，洞口位置远离框支柱边，上、下弦应加强抗剪配筋，开洞部位应配置加强筋或用型钢加强，被洞口削弱截面，应进行承载力计算。六、 框支柱设计（一） 框支柱配筋设计1. 柱内全部纵向钢筋配筋率抗震等级一级时不应小于1.2%，二级时不应小于1.0%，当混凝土强度等级大于C60时，上述数值应增加0.1；当采用HRB400

20、、RRB400级钢筋时，上述数值允许减小0.1。2. 抗震设计时，框支柱箍筋应采用复合螺旋箍或井字复合箍，箍筋直径不应小于10mm，箍筋间距不应大于100mm和6倍纵向钢筋直径的较小值，并应沿柱全高加密。3. 抗震设计时，一、二级柱加密区的配箍特征值应比高规6.4.7条表6.4.7中特征值增加0.02，且柱箍筋体积配箍率不应小于1.5%。4. 纵向钢筋间距，抗震设计时不宜大于200mm；非抗震设计时，不宜大于250mm，且均不应小于80mm。抗震设计时，柱内全部纵向钢筋配筋率不宜大于4.0%，当采用大截面钢筋混凝土柱时，宜在截面中部配置附加纵向受力钢筋，并配置附加箍筋。5. 框支柱在上部墙体范

21、围内的纵向钢筋应伸入上部墙体内不少于一层，其余柱筋应锚入梁内或板内。锚入梁内的钢筋长度不应小于（抗震设计）或（非抗震设计）。 图 框支柱竖向主筋锚固要求纵向钢筋接头，宜设在板面700mm以上区段，并宜用机械连接或焊接。6. 非抗震设计时，框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，箍筋体积配箍率不宜小于0.8%；箍筋直径不宜小于10mm，箍筋间距不宜大于150mm。（二） 框支柱截面构造要求1. 框支柱截面的组合最大剪力设计值应符合下列要求：无地震作用组合时 有地震作用组合时 2. 柱截面宽度，非抗震设计时，不宜小于400mm，抗震设计时，不宜小于450mm；柱截面高度，非抗震设计时，不宜小于框支梁跨

22、度的1/15，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12；3. 一、二级与转换构件相连的柱上端和底层的柱下端截面的弯矩组合值应分别乘以增大系数1.5、1.25，其他层框支柱柱端弯矩设计值应符合高规6.2.1条框架柱端弯矩在地震作用组合的弯矩调整。4. 一、二级柱端截面弯矩的剪力设计值应符合高规6.2.3条地震作用组合的剪力计算值。5. 框支角柱的弯矩设计值和剪力设计值应分别在上述3、4款的基础上乘以增大系数1.1。6. 一、二级框支柱由地震作用产生的轴力应分别乘以增大系数1.5、1.2，但计算轴压比时不宜考虑此增大系数。上述一些结构构造措施和增大系数目的是推迟框支柱的屈服，避免影响整个结构的变形能

23、力。（三） 框支柱轴压比限值框支柱要求有比一般框架柱更大的延性和抗倒塌能力，因此对轴压比有更严格要求框支柱轴压比限值抗震等级一级二级轴压比限值0.60.7（四） 框支柱不宜采用短柱，柱净高与柱截面高度之比不宜小于4，当不能满足此项要求时，宜加大框支楼层的层高。七、框支梁上的剪力墙构造要求1.当框支梁上部的墙体开有边门洞时，洞边墙体宜设置翼墙、端柱或加厚，并应按剪力墙结构设计约束边缘构件，按高规7.2.16条要求设计；2.框支梁上墙体竖向钢筋在转换梁内的锚固长度抗震设计时不应小于，非抗震设计时不应小于；3.框支梁上一层的墙体配筋试验表明在竖向及水平荷载作用下，框支柱上墙体端部，中间柱上0.2（为

24、框支梁净跨）宽度及0.2高度范围内有较大应力集中，因此在这些部位配筋应予加强1） 柱上墙体的端部竖向钢筋：2） 柱边0.2宽度范围内竖向分布钢筋：3） 框支梁上的0.2高度范围内水平分布筋：式中：框支梁净跨； 框支柱截面高度； 墙截面厚度； 柱上墙体范围内考虑风荷载、地震作用组合的平均压应力设计值； 柱边墙体0.2范围内考虑风荷载、地震作用组合的平均压应力设计值； 框支梁与墙体交接面上考虑风荷载、地震作用组合的水平拉应力设计值。有地震作用时、均应乘以，取0.85。4） 转换梁与其上部墙体的水平施工缝处宜按下式验算抗滑移能力见高规7.2.13条八、落地剪力墙及部分框支剪力墙结构剪力墙的底部加强部

25、位设计1.部分框支剪力墙结构，剪力墙底部加强部位加强部位的墙体水平和竖向分布筋最小配筋率，抗震设计时不应小于0.3%，非抗震设计时不应小于0.25%；抗震设计时钢筋间距不应大于200mm，钢筋直径不应小于8mm。2.框支剪力墙结构剪力墙底部加强部位，墙体两端宜设置翼缘或端柱，抗震设计时，应按高规7.2.16条规定设置约束边缘构件。3.为保证底部大空间不首先破坏，应保证落地剪力墙有较高的承载力和延性，使其有较大安全储备，特一、一、二级落地剪力墙底部加强部位的弯矩设计值乘以增大系数1.8、1.5、1.25采用，其剪力设计值按下式进行调整（高规7.2.10条）式中：考虑地震作用组合墙肢底部加强部位截

26、面的剪力设计值； 考虑地震作用组合墙肢底部加强部位截面的剪力计算值； 剪力增大系数 特一级为1.9、一级为1.6、二级为1.4。一级落地剪力墙底部加强部位在验算剪力墙受剪承载力时，不宜计入混凝土的受剪作用，若需计入混凝土的受剪作用，则墙肢在边缘构件以外部位在两排钢筋间应设置直径不小于8mm的拉结筋，且水平和竖向间距分别不大于该方向分布筋间距的两倍和400mm的较小值。4.落地剪力墙基础应有良好的整体性和抗转动的能力。抗震等级一级的落地双肢剪力墙，当轴向平均压应力较小及剪力较大时，为防止剪切滑动，在墙根部可设交叉斜筋，斜筋宜在两层分布筋之间，采用根数不太多的粗钢筋，一端锚入基础一端锚入墙内，一般

27、钢筋承担作用于底部剪力设计值的30%。 框支层的落地双肢剪力墙根部斜筋构造九、几种转换构件的设计要求1.框支梁：框支梁受力较复杂，宜在结构整体计算后，按有限元法等进行详细分析。试验和分析结果说明框支梁在大多数情况下为偏心受拉构件，并承受很大剪力，按本章第五节要求进行设计。2.箱形转换构件设计：应具有足够大的平面刚度，保证其整体受力作用，箱形转换结构上、下楼板厚度不宜小于180mm，板配筋时除应考虑弯矩计算外，尚应考虑自身平面内的拉力、压力及局部弯矩的影响。3.采用空腹桁架为转换层时，空腹桁架宜满层设置，应有足够的刚度保证其整体受力作用。空腹桁架的上、下弦宜考虑楼板的作用，竖腹杆应按强剪弱弯进行配筋设计，加强腹杆的箍筋配置，并加强上、下弦的连接构造，要注意加强上、下弦与框架柱的锚固连接构造。4.转换厚板，体型复杂的商住楼，当上部住宅剪力墙布置很不规则，而下部商场要求布置大柱网时，采用厚板转换是一种较好的结构形式，在非抗震区或6度设防时，可采用厚板作为转