四、框架剪力墙结构
(一)框架剪力墙结构的受力特点及适用范围
1．框架剪力墙(或称框剪结构)，广泛应用于高层办公和公共建筑，也大量应用于高层旅馆建筑。
框架剪力墙结构是由框架构成自由灵活的使用空间，来满足不同建筑功能的要求；同时又有足够的剪力墙，具有相当大的刚度，从而使结构具有较强的抗震能力，大大减少了建筑物的水平位移，避免填充墙在地震时严重破坏和倒塌。所以在有抗震设计要求时，宜优先采用框剪结构代替框架结构。
2．框剪结构的受力特点
(1)水平力通过楼板传递分配到剪力墙及框架。
(2)水平力产生的剪力在底部主要由剪力墙承担，因剪力墙在水平力作用时，底部变形小。但到顶部时，剪力主要由框架承担。即框架在顶部时变形较小(图10-24)。
(二)框剪结构中剪力墙的数量
1．剪力墙的多少直接影响抗震能力，震害调查发现墙数量增加震害减少，日本福井和十胜冲地震中，钢筋混凝土墙每平方米楼面平均剪力墙长度少于50mm时，震害严重，每平方米楼面平均剪力墙长度多于150mm时，破坏轻微，甚至无害。
但是剪力墙过多，也会造成不经济，因剪力墙增多，结构的刚度增大，周期缩短，地震作用加大，内力增大材料用量增加，基础造价也相应提高。
2．合理的数量
(1)按许可位移值决定
按《高层规程》许可位移的限值来核算结构必要刚度。
一般装修标准的框剪结构顶点位移与全高之比；μ／H不宜大于1／700；较高装修时，μ／H不宜超过1／850，或由层间相对位移与层高之比Δμmax／H的限制值来控制。
(2)用结构自震周期和地震作用来校核
一般较合理的基本自震周期为：
n为结构层数
3．剪力墙的布置
(1)剪力墙应沿各主要轴线方向布置，矩形，L形和槽形平面中，沿两个正交轴方向布置。
(2)应纵横方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。
(3)剪力墙的布置原则是：均匀、分散、对称、周边。
(4)宜布置在：竖向荷载较大处、平面形状变化处、楼电梯间处。
(5)不宜在伸缩缝和防震缝两侧同时布置，纵向剪力墙不宜布置在端部，宜布置在中部。
(6)剪力墙的长度不宜太长，总高度与长度之比宜大于2。单肢墙长度不宜大于8m，以免剪切破坏。
(7)剪力墙的最大间距(见表10-15)。
注：B——建筑物的宽度。
剪力墙之间的楼面有较大开洞时剪力墙的间距还应小一些。
实际工程中，剪力墙的间距一般在2．5B及30m以内。这样的尺寸一般也已可满足建筑功能的要求了。
(8)框剪结构体系中，在设剪力墙后，框架柱应保留，柱作为剪力墙的端部翼缘，可加强剪力墙的承载能力和稳定性，且剪力墙的端部配筋可配置在柱截面内，使剪力墙可一直坚持工作到最后。对比试验表明，取消框架柱后的剪力墙的极限承载力将下降30％。
(9)位于楼层上的框架梁也应保留，虽然在内力分析时不考虑剪力墙上的框架梁的受力，但梁作为剪力墙的横向加劲肋，也可提高剪力墙的极限承载力。对比试验，无梁的剪力墙极限承载力要降低10％。当实在无法加梁时，也应设置暗梁，暗梁的高度与明梁相同，纵筋与箍筋均与明梁相同。
(10)剪力墙宜设在框架柱的轴线内，保持对中，，不宜设在柱边。 五、简体结构
当高层建筑结构层数多，高度大时，由平面抗侧力结构所构成的框架，剪力墙和框剪结构已不能满足建筑和结构的要求，而开始采用具有空间受力性能的筒体结构。
筒体结构的基本特征是：水平力主要是由一个或多个空间受力的竖向筒体承受。简体可以由剪力墙组成，也可以由密柱框筒构成。
(一)简体结构的类型有
1．筒中筒结构——由中央剪力墙内筒和周边外框筒组成；框筒由密柱(柱距3m)、高梁组成[图10-26(a)]；
2．简体—框架结构[图10-26(b)]，亦称框架—核心筒结构，由中央剪力墙核心筒和周边外框架组成；
3．框筒结构[图10-26(c)]；
4．多重筒结构[图10-26(d)]；
5．成束筒结构[图10-26(e)]；
6．多筒体结构[图10-26(f)]。
(二)筒体结构的受力性能和工作特点
1．简体是空间整截面工作的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁。框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架(称为腹板框架)起作用，而且垂直于水平方向上的框架(称为翼缘框架)也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。
2．框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。理想简体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也是而均匀分布；靠近角柱的柱子轴力大，远离角柱的柱子的轴力小。这种应力分布不再保持直线规律的现象称为剪力滞后。由于存在这种剪力滞后现象，所以简体结构不能简单按平面假定进行内力计算。
3．在简体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。由于这种整体受力的特点，使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且比较经济。
4．当外围柱子间距较大时，则外围柱子形不成框筒，中央剪力墙内筒往往将承受大部分外力产生的剪力和弯矩，外柱只能作为等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在内筒与外柱之间的分配，类似框剪结构。
5．成束筒由若干个筒体并联在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中间加了一框架隔板。其截面应力分布大体上与整截面简体相似，但出现多波形的剪力滞后现象，这样，它比同样平面的单个框筒受力要均匀一些。 (三)筒体结构布置
1．以方形圆形平面为好。
2．可用对称形的三角形或人字形。
3．外框筒柱的柱距以不大于3．0m为好。
4，矩形平面时，长宽比不宜大于1．5。
5．四角的柱子宜适当加大，一般截面加大2-3倍。可做成L形，八字形。
6，筒体结构只有在细高的情况下才能近似于竖向悬臂箱形断面梁，发挥其空间整体作用，一般情况下H／B宜大于4。
7．由于框筒是空间整体受力，主要内力沿框架平面内分布，所以，框筒宜采用扁宽矩形柱，柱的边长位于框架平面内。也可采用一字形柱。一般不宜采用圆形柱和方形柱，因为加大框筒柱壁厚对受力和刚度的增大效果远不如加大柱宽有效。
8．裙梁的截面，宜采用窄而高的梁。梁高一般为0．6—1．5m，宽度取同墙厚，一般不于250mm。梁高hb可取hb≥(1／3—1／4)lx。
式中 l——柱距；
h——层高。
注：三角形平面的L、B均取实际切角后的边长。
9．内筒的尺寸
一般应争取内筒边长为外筒边长的1／3为好。
10．可以在框筒顶部设置1-2层高的刚性环梁来提高整个框筒的空间整体性。 六、钢筋混凝土结构关于伸缩缝、沉降缝、防震缝的要求
(一)伸缩缝
1．为防止由于温差和混凝土干缩引起钢筋混凝土的开裂，应在结构中设置伸缩缝，钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距宜符合表10-19的规定。
注：①装配整体式结构房屋的伸缩缝间距宜按表中现浇式的数值取用；
②框架-剪力墙结构或框架-核心筒结构房屋的伸缩缝间距可根据结构的具体布置情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值；
③当屋面无保温或隔热措施时，框架结构、剪力墙结构的伸缩缝间距宜按表中露天栏的数值取用；
④现浇挑檐、雨罩等外露结构的伸缩缝间距不宜大于12m。
2．对下列情况，表10-19中的伸缩缝最大间距宜适当减小：
(1)柱高(从基础顶面算起)低于8m的排架结构
(2)屋面无保温或隔热措施的排架结构
(3)位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构
(4)采用滑模类施工工艺的剪力墙结构
(5)材料收缩较大、室内结构因施工外露时间较长等
3．对下列情况，如有充分依据和可靠措施，表10-19中的伸缩缝最大间距可适当增大：
(1)混凝土浇筑采用后浇带分段施工；
(2)采用专门的预应力措施；
(3)采用减小混凝土温度变化或收缩的措施。
当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。
(二)沉降缝
1．当建筑物体形比较复杂，地基土比较软弱或压缩性不均匀时，宜根据其平面形状和高度差异情况，在适当部位用沉降缝将其划分成若干个刚度较好的单元；当高度差异或荷载差异较大时，可将两者隔开一定距离，当拉开距离后的两单元必须连接时，应采用能自由沉降的连接构造。
2，建筑物的下列部位，宜设置沉降缝：
(1)建筑平面的转折部位
(2)高度差异或荷载差异处
(3)长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位
(4)地基土的压缩性有显著差异处
(5)建筑结构或基础类型不同处
(6)分期建造房屋的交界处
沉降缝应有足够的宽度，缝宽可按表10-20选用。
3．相邻建筑物基础间的净距，可按表10-21选用。
注：①表中L为建筑物长度或沉降缝分隔的单元长度(m)；Hf为自基础底面标高算起的建筑物高度(m)；
②当被影响建筑的长高比为1．5f<2．0时，其间净距可适当缩小。
(三)防震缝
钢筋混凝土房屋宜避免采用《抗规》第3．4节规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝；当需要设置防震缝时，应符合下列规定：
1．防震缝最小宽度应符合下列要求：
(1)框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。
(2)框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用(1)项规定数值的70％，抗震墙结构 房屋的防震缝宽度可采用(1)项规定数值的50％；且均不宜小于70mm。
(3)防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。
2． 8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距，框架和抗撞墙的内力应按设置和不设置抗撞墙 两种情况分别进行分析，并按不利情况取值。防震缝两侧抗撞墙的端柱和框架的边柱，箍 筋应沿房屋全高加密。
3．有抗震设防要求的建筑物，当需要设置伸缩缝或沉降缝时，其缝宽及结构布置均应满足防震缝的要求。
4．防震缝两侧应形成各自独立的结构单元，即在防震缝处，应设置双柱(双墙)。
5．防震缝只需设置于上部结构。
