论底框结构剪力墙的布置原则和方法
何钢
摘要：剪力墙主要承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。底框结构剪力墙主要结构是框架，既由梁柱构成，很小一部分是剪力墙，墙体全部采用填充墙体。底框结构因其特殊的建筑形式,目前在一些中小型城市抗震设计中得到广泛应用。本文探讨了底框结构剪力墙设计中布置原则和方法。
关键词：底框结构剪力墙布置原则方法
0 引言
越来越多的剪力墙结构小高层住宅楼拔地而起，这些剪力墙结构小高层住宅楼在质量上还存在着一些通病，主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。剪力墙又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载为主的墙体，防止结构剪切破坏。对于12～16层的小高层建筑结构，采用既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理。所以剪力墙结构得以普遍应用。底框架结构中的剪力墙既是承担竖向荷载的主要构件，又是承担水平力的主要构件，在地震中起第一道防线的作用。所以在设计时要考虑底部剪力墙承担100%的水平地震作用，而框架只承担小部分的地震力作为安全储备。下面就谈谈底框结构剪力墙的布置原则和方法。
1 剪力墙及其结构的内涵
剪力墙是利用建筑外墙和内墙隔墙位置布置的钢筋混凝土结构墙，属于下端固定在基础顶面上的竖向悬臂板。竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力，侧向力在强体中产生水平剪力和弯矩，因为这类墙体具有较大的承受水平力（水平剪力）的能力，固被称为剪力墙。即能抗住水平力（剪力）的墙（混凝土结构）。剪力墙不能随便拆除，剪力墙任意拆除会带来建筑物的安全隐患。剪力墙常见于10层以上的建筑物，特别是电梯间的墙，还有楼房边角处的较为完整的墙体（门窗洞口较少），10 层以下的建筑，一般没有剪力墙。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙体构成的承重体系。剪力墙结构指的是竖向的钢筋混凝土墙板，水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上构成的一个体系。能有效控制结构的水平力，剪力墙结构抗侧刚度较大，发生的变形基本为弯曲型变形。此种变形由正应力引起，变形时一侧受拉一侧受压（框架结构抗侧刚度较小，层间变形随层高上升而减小，发生的变形基本为剪切型变形，由剪应力引起）。剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。
2 底框结构剪力墙的布置原则
剪力墙结构是利用建筑物墙体作为建筑物的竖向承载体系。由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构就是框架结构。由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构就是剪力墙结构。由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构就是框架剪力墙结构。底框结构是我国现阶段经济条件下特有的一种结构，具有“头重脚轻”、上刚下柔、的特点，为保证实现“小震不坏，中震可修，大震用不倒”的抗震原则，在我国内地及广大中西部地区临街建筑中普遍采用。《建筑设计抗震规范》（GB50011-2001）明确规定了底层框架第二层与底层侧向刚度比，6、7度时不能大于2.5，8度不能大于1.5，且均不能小于1，想要达到这一目标，就必须在底部框架中布置一定数量的的抗震墙。
2.1 “一”字形平面布置
在剪力墙抗震设计中，应尽可能设计简洁、规则的建筑平面，建筑结构的刚心与质心相一致，并用来减少地震作用下结构产生的扭转效应。剪力墙结构中所有竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙体承受，所以剪力墙应该沿着平面主要轴线方向布置。由于底框结构的剪力墙属于低矮墙，抗剪刚度很大，墙肢的布置较长、平面形式复杂多样，经常出现局部刚度过大，受力过于集中的现象，有时会出现只布置极少的剪力墙就满足上下层抗侧刚度比限值的情况。所以，剪力墙的方案布置、墙量的多少、墙片的大小应该符合要求。剪力墙以处于受弯工作状态时，才能有足够的延性，所以剪力墙应当是高细的。剪力墙如果太长时，会形成低宽剪力墙，就会由受剪破坏，剪力墙呈脆性，不利于抗震。剪力墙要沿两个正交的主轴方向依次布置，坚持“均匀、对称、周边、分散”的原则来布置剪力墙。墙片高宽比1.5左右为宜，墙片平面不要采用提高抗侧刚度的“Ｌ”“Ｔ”等平面形式，而是应该采用“一”字形布置。因为只有弱化每一单片剪力墙的刚度，才有可能实现均匀分散多道设防的抗震目标。
2.2 满足高度和层数的限值
纵向抗震墙应在外纵轴布置开窗洞的抗震墙或剪力墙，这样能够增强横向抗倾覆的能力，避免剪力墙边柱产生过大的压力和拉力。底层框架剪力墙间距要满足最大横墙间距限制，2001版《规范》中有明确规定，6、7度时不应大于2.5，8 度时不应大于2.0，且均不应小于1.0。底层与底部第二层侧向刚度应接近，第三层和底部第二层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不应小于1.0。控制剪力墙的最大间距，符合设计规范的要求。房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度，半地下室从地下室室内地面算起。全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起；对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处，室内外高差大于0.6米时，房屋总高度应允许适当地增加，但不要超过1米。底部框架抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高，不应超过4.5m。同一轴线上的连续剪力墙过长时，应用楼板或小连梁分成若干个墙段，每个墙段的高宽比应不小于2。每个墙段可以是单片墙，小开口墙或联肢墙。每个墙肢的宽度不宜大于8.0m，以保证墙肢是由受弯承载力控制，充分发挥竖向分布筋的承重作用。计算内力时，不考虑墙段之间的楼板或弱连梁的作用，每个墙段作为一片独立剪力墙进行计算。
2.3 底层框架柱网的设置方法
框剪结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处。用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能够承担各类荷载引起的内力，并能有效控制框架结构的水平力，底层为框架形式，在底层内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱，纵横两向形成框架。底部框架结构的柱网在7.5ｍ左右，框架梁上悬墙数目不应超过一道。控制框架梁上仅设有一道悬墙，柱网过大会使梁断面及配筋出现异常现象，限制框架梁上的悬墙数目，柱网尺寸。
3 底框结构剪力墙的布置方法
首先考虑建筑物的周边，可以从四角到四边均匀布置，然后考虑楼电梯间，再考虑一些平面转角处，最后看看剪力墙间距较大的位置中间点缀一两片墙。剪力墙宜短不宜长，在开始布置时只要满足一般剪力墙的最小长度即可，后面可以根据计算要求逐渐加长。剪力墙应沿2个主轴方向都有布置，使之形成直角更好地发挥抗震作用。底框结构剪力墙的设置应与上部砌体结构相协调，抗震设计的原则是沿楼层间侧移刚度应均匀变化，而不允许各层间发生突变。底部框架－剪力墙部分为两层的砖混底框结构，可以通过开设洞口的方式形成高宽比大于2的若干墙段。剪力墙结构的楼盖结构一般采用钢筋混凝土平板，可不设梁，这样可节约层高。
总之，随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。有抗震设防的高层建筑结构设计，要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。有足够剪力墙或有核心筒的建筑，对维持整体稳定有利，并很大程度上减弱框架的受力，对一般建筑尽可能做框剪结构，避免做纯框架结构，以节约建筑材料。
参考文献：
[1]张晓辉.浅淡底框结构在抗震设计中的应用[J].科技情报开发与经济， 2010，(25)：200-202.
[2]姜牛.底框结构剪力墙设计中的若干问题[J].民营科技，2010，(11)：326.
[3]刘新波.建筑结构设计的“四项基本原则”[J].住宅产业，2010，(12)：59-61.
摘要：剪力墙主要承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。底框结构剪力墙主要结构是框架，既由梁柱构成，很小一部分是剪力墙，墙体全部采用填充墙体。底框结构因其特殊的建筑形式,目前在一些中小型城市抗震设计中得到广泛应用。本文探讨了底框结构剪力墙设计中布置原则和方法。
关键词：底框结构剪力墙布置原则方法
0 引言
越来越多的剪力墙结构小高层住宅楼拔地而起，这些剪力墙结构小高层住宅楼在质量上还存在着一些通病，主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。剪力墙又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载为主的墙体，防止结构剪切破坏。对于12～16层的小高层建筑结构，采用既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理。所以剪力墙结构得以普遍应用。底框架结构中的剪力墙既是承担竖向荷载的主要构件，又是承担水平力的主要构件，在地震中起第一道防线的作用。所以在设计时要考虑底部剪力墙承担100%的水平地震作用，而框架只承担小部分的地震力作为安全储备。下面就谈谈底框结构剪力墙的布置原则和方法。
1 剪力墙及其结构的内涵
剪力墙是利用建筑外墙和内墙隔墙位置布置的钢筋混凝土结构墙，属于下端固定在基础顶面上的竖向悬臂板。竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力，侧向力在强体中产生水平剪力和弯矩，因为这类墙体具有较大的承受水平力（水平剪力）的能力，固被称为剪力墙。即能抗住水平力（剪力）的墙（混凝土结构）。剪力墙不能随便拆除，剪力墙任意拆除会带来建筑物的安全隐患。剪力墙常见于10层以上的建筑物，特别是电梯间的墙，还有楼房边角处的较为完整的墙体（门窗洞口较少），10 层以下的建筑，一般没有剪力墙。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙体构成的承重体系。剪力墙结构指的是竖向的钢筋混凝土墙板，水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上构成的一个体系。能有效控制结构的水平力，剪力墙结构抗侧刚度较大，发生的变形基本为弯曲型变形。此种变形由正应力引起，变形时一侧受拉一侧受压（框架结构抗侧刚度较小，层间变形随层高上升而减小，发生的变形基本为剪切型变形，由剪应力引起）。剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。
2 底框结构剪力墙的布置原则
剪力墙结构是利用建筑物墙体作为建筑物的竖向承载体系。由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构就是框架结构。由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构就是剪力墙结构。由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构就是框架剪力墙结构。底框结构是我国现阶段经济条件下特有的一种结构，具有“头重脚轻”、上刚下柔、的特点，为保证实现“小震不坏，中震可修，大震用不倒”的抗震原则，在我国内地及广大中西部地区临街建筑中普遍采用。《建筑设计抗震规范》（GB50011-2001）明确规定了底层框架第二层与底层侧向刚度比，6、7度时不能大于2.5，8度不能大于1.5，且均不能小于1，想要达到这一目标，就必须在底部框架中布置一定数量的的抗震墙。
2.1 “一”字形平面布置
在剪力墙抗震设计中，应尽可能设计简洁、规则的建筑平面，建筑结构的刚心与质心相一致，并用来减少地震作用下结构产生的扭转效应。剪力墙结构中所有竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙体承受，所以剪力墙应该沿着平面主要轴线方向布置。由于底框结构的剪力墙属于低矮墙，抗剪刚度很大，墙肢的布置较长、平面形式复杂多样，经常出现局部刚度过大，受力过于集中的现象，有时会出现只布置极少的剪力墙就满足上下层抗侧刚度比限值的情况。所以，剪力墙的方案布置、墙量的多少、墙片的大小应该符合要求。剪力墙以处于受弯工作状态时，才能有足够的延性，所以剪力墙应当是高细的。剪力墙如果太长时，会形成低宽剪力墙，就会由受剪破坏，剪力墙呈脆性，不利于抗震。剪力墙要沿两个正交的主轴方向依次布置，坚持“均匀、对称、周边、分散”的原则来布置剪力墙。墙片高宽比1.5左右为宜，墙片平面不要采用提高抗侧刚度的“Ｌ”“Ｔ”等平面形式，而是应该采用“一”字形布置。因为只有弱化每一单片剪力墙的刚度，才有可能实现均匀分散多道设防的抗震目标。
2.2 满足高度和层数的限值
纵向抗震墙应在外纵轴布置开窗洞的抗震墙或剪力墙，这样能够增强横向抗倾覆的能力，避免剪力墙边柱产生过大的压力和拉力。底层框架剪力墙间距要满足最大横墙间距限制，2001版《规范》中有明确规定，6、7度时不应大于2.5，8 度时不应大于2.0，且均不应小于1.0。底层与底部第二层侧向刚度应接近，第三层和底部第二层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不应小于1.0。控制剪力墙的最大间距，符合设计规范的要求。房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度，半地下室从地下室室内地面算起。全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起；对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处，室内外高差大于0.6米时，房屋总高度应允许适当地增加，但不要超过1米。底部框架抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高，不应超过4.5m。同一轴线上的连续剪力墙过长时，应用楼板或小连梁分成若干个墙段，每个墙段的高宽比应不小于2。每个墙段可以是单片墙，小开口墙或联肢墙。每个墙肢的宽度不宜大于8.0m，以保证墙肢是由受弯承载力控制，充分发挥竖向分布筋的承重作用。计算内力时，不考虑墙段之间的楼板或弱连梁的作用，每个墙段作为一片独立剪力墙进行计算。
2.3 底层框架柱网的设置方法
框剪结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处。用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能够承担各类荷载引起的内力，并能有效控制框架结构的水平力，底层为框架形式，在底层内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱，纵横两向形成框架。底部框架结构的柱网在7.5ｍ左右，框架梁上悬墙数目不应超过一道。控制框架梁上仅设有一道悬墙，柱网过大会使梁断面及配筋出现异常现象，限制框架梁上的悬墙数目，柱网尺寸。
3 底框结构剪力墙的布置方法
首先考虑建筑物的周边，可以从四角到四边均匀布置，然后考虑楼电梯间，再考虑一些平面转角处，最后看看剪力墙间距较大的位置中间点缀一两片墙。剪力墙宜短不宜长，在开始布置时只要满足一般剪力墙的最小长度即可，后面可以根据计算要求逐渐加长。剪力墙应沿2个主轴方向都有布置，使之形成直角更好地发挥抗震作用。底框结构剪力墙的设置应与上部砌体结构相协调，抗震设计的原则是沿楼层间侧移刚度应均匀变化，而不允许各层间发生突变。底部框架－剪力墙部分为两层的砖混底框结构，可以通过开设洞口的方式形成高宽比大于2的若干墙段。剪力墙结构的楼盖结构一般采用钢筋混凝土平板，可不设梁，这样可节约层高。
总之，随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。有抗震设防的高层建筑结构设计，要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。有足够剪力墙或有核心筒的建筑，对维持整体稳定有利，并很大程度上减弱框架的受力，对一般建筑尽可能做框剪结构，避免做纯框架结构，以节约建筑材料。
参考文献：
[1]张晓辉.浅淡底框结构在抗震设计中的应用[J].科技情报开发与经济， 2010，(25)：200-202.
[2]姜牛.底框结构剪力墙设计中的若干问题[J].民营科技，2010，(11)：326.
[3]刘新波.建筑结构设计的“四项基本原则”[J].住宅产业，2010，(12)：59-61.
