框剪结构和框架结构哪个好(框剪结构受力特性及剪力墙用量计算研究)

高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。城市人口集中、土地短缺和激烈的商业竞争促进了高层建筑的出现和不断发展。在高层建筑结构设计中，水平荷载是主要控制因素之一。分析水平荷载与结构体系的关系，根据建筑高度、尺寸等条件选择经济有效的结构类型和结构体系，已成为结构设计的首要问题。高层建筑的结构体系主要包括框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系(简称框架-剪力墙结构体系)、筒体结构体系和巨型(超)结构体系等。这些系统具有不同的机械特性、水平负载阻力、横向刚度和抗震性能。框架结构横向刚度差，抗水平荷载能力差。底部楼层间的大位移容易造成非结构性破坏和次生灾害。对抗震不利，但具有空间大、布局灵活、立面处理丰富等优点。相反，剪力墙结构具有很大的抗侧强度和刚度，但平面布置不灵活，不适合大空间的要求。然而，框架-剪力墙结构兼有框架结构和剪力墙结构的优点。它将两种结构体系结合起来，在同一结构单元中采用框架和剪力墙结构，共同承受竖向和水平荷载，起到取长补短的作用。因此，它被广泛应用于高层办公建筑和酒店建筑等高层公共建筑中。

从我国高层建筑的发展可以看出，框架-剪力墙结构在高层建筑中应用广泛。中国的内陆高层建筑在20世纪50年代开始自行设计和建造。20世纪50年代末，一批高层公共建筑在北京，建成，其中许多建筑采用框架-剪力墙结构，如国家饭店(14层)和文化宫(13层)。此后，一批的高层酒店、办公楼、公寓和住宅已在全国30多个大中城市建成，其中许多都采用了框架剪力墙结构，如北京饭店东楼(18层)和上海大明饭店(21层)。上海酒店(27层)、深圳商业中心(20层)、北京香格里拉酒店(26层)、南京市玄武酒店(主楼22层)等。

2应力特性分析

框剪结构体系的工程应用表明，框剪结构是框架和剪力墙的有机结合。通常，框架是框剪结构的主要竖向承载构件，而剪力墙是框剪结构的主要侧向承载构件。框架和剪力墙两种不同的结构形式通过刚性楼板体系共同工作，起到相互学习的作用。框架结构的变形特征具有剪切型特征，位移增长越来越慢，成为一条内收的开放曲线。剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特点，随着位移的增加，位移增加越来越快，形成向外弯曲的开口曲线。在框架-剪力墙结构中，框架和剪力墙通过在平面内具有无限刚度的楼板连接在一起，以抵抗水平力。结构的水平位移位于框架和剪力墙之间，呈倒S形曲线，为弯剪型。因此，在框剪结构中，剪力墙在下层变形小，承受80%以上的水平剪力，而在上层，框架变形小，有助于剪力墙工作，抵抗剪力墙向外变形，从而承受较大的水平剪力。因此，框剪结构是框架和剪力墙水平变形的有机协调，从而减少结构变形，提高结构的侧向刚度，提高结构的抗震能力，在结构设计中具有很强的适用性。

机械特性

(1)如果过小，结构的变形曲线为弯剪型，即剪力墙数量过多。此时，结构刚度增加，自振周期缩短，地震力相应增加，结构延性降低，尤其是对框架顶层极为不利。总的来说，增加剪力墙的数量有利于对，的抗震，但超过必要的限制是不合理和不经济的。为了使框架充分发挥作用，剪力墙的刚度不宜过大。

如果过大，结构变形曲线为剪弯型，即剪力墙耗能过小，结构刚度差，往往不满足变形要求。同时，框架受力过大，梁柱截面尺寸增大，导致不经济。因此，剪力墙的刚度不应太小。

3.影响因素探讨

在框架-剪力墙结构中，剪力墙的布置和数量由框架和剪力墙的力学特性决定，并与建筑物的功能和布置相结合。因此，影响剪力墙数量的因素主要应从以下几个方面考虑：

1)剪力墙的数量与框剪结构的平面布置有关。剪力墙是框剪结构中主要的抗侧力构件，一般按“均匀、对，分散、外围”的原则布置。

2)剪力墙的数量与结构的自振周期密切相关。随着剪力墙刚度的增加，结构的自振周期变短，对出现在普通框剪结构中。结构的自振周期大致如下：

其中：它们是结构的第一、第二和第三固有振动周期；是建筑物的总层数。

3)剪力墙的数量与结构的地震力直接相关。结构的总水平地震作用随着剪力墙刚度的增加而增加。对正常截面尺寸和结构布置的结构底部剪力约在以下范围内：

7度二级场地土：

八度二级场地土：

其中：为结构底部地震剪力的标准值；g是结构的总重量。

当结构底部剪力小于上述值时，建议增加剪力墙数量，提高结构刚度，适当增加地震力，以确保安全；相反，如果地震力过大，应适当减少剪力墙的数量，以获得合适的经济技术指标。

4)确定剪力墙用量时，必须考虑框架刚度。在框架-剪力墙结构中，框架和剪力墙通过楼板共同作用，在平面上具有无限的刚度。由于楼板在水平力的作用下会有一定程度的变形，刚度较小的框架所承受的实际水平力大于计算值。此外，框架是框剪结构抵抗地震力的第二道防线，因此有必要提高其设计地震力。设计结构时，应有必要的强度储备。