剪力墙结构的竖向刚度突变问题

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随着国民经济的不断发展，市场经济水平的提高，人们对建筑的功能、建筑立面要求越来越品味，功能越来越复杂，而且户型也越来越多样化，因此不可避免的出现了大量的错层结构、框支。剪力墙结构等复杂结构形式，因其对抗震的不利在结构设计中应引起重视。

　　在笔者做过的工程中，大量出现了上部为住宅、下部为商业、地下则为车库的建筑，因为使用功能的限制，上部住宅要求无柱，下部商业要求无墙，形成较大的开问，因而就不得不采用框支一剪力墙这种对抗震不利的结构形式。笔者的想法是如能采用全剪力墙的应尽量采用全剪力墙结构，如不行，则在布置中可采用少墙、短墙的布置，其作用是为了减小建筑物上、下部件的刚度突变，减少局部构件过大的地震力，同时可以有效的减少上层侧向刚度，以满足《高规》JGJ3-2002附录E的要求。

　　防止刚度突变是框支一剪力墙结构设计的重点。笔者认为这种突变表现在两个方面：一是转换层上部数层和转换层下部的刚度突变，也就是附录E的要求；二是转换层与转换层下一层的刚度突变。因为转换层有很大的转换梁，一般达到1500-2000mm高，而其下一层为一般梁，仅500～600mm高，如转换构件较多，这种刚度的变化必然较大。另外因为建筑使用功能的要求，一层建筑净空较高且其下为人防工程又需覆土0.8～1米，所以造成一层结构层高较高，多为6米，而二层即转换层层高仅为4米，进一步增大了转换层本层刚度，造成刚度的突变。如何解决这个问题，笔者认为可针对上述两个原因寻求考虑，一是可以在转换层及其下一层布置的墙上，取其墙厚较大，提高侧向刚度中墙柱的份额，以减少梁的刚度影响；二是可以和建筑专业协调，将设备转换层置于二层。由于三层以上为住宅，其水暖管道布置和下部商业有很大的区别，必然存在一个设备的转换，过去是做一个设备转换层，但其形成的短墙、短柱对结构抗震极为不利，因此可以提高二层结构层高做一个吊顶，以减少转换层本层和其下一层的刚度差。

　　对于转换层的上一层，因为住宅层高一般为2.9米，而墙较多，在许多的设计中，设计者往往按照一般剪力墙来布置，取墙较密且墙长很长，造成上、下层刚度比难以满足要求，不得不加大下部的墙数量及厚度，但多又因使用功能的限制，墙不能布置在合理的位置E，造成建筑物偏心加大，抗震不利，所以如采用一般的剪力墙的长度会很难满足规范的规定。方法还是要从上部解决，要采用短墙和大开间的布置，减少上部的刚度，同时可提高下部的墙厚，而减小上部的墙厚，因上部墙的数量较多，减小墙厚作用比较明显。从笔者设计的工程计算结果看下部墙厚400mm即可，另外在转换层剪力墙顶加一圈墙梁，加强上、下层墙筋的锚固。

　　通过以上分析，可使整体结构刚度基本均匀，在概念设计方面给与保证，再满足计算和构造上的要求，就可使结构安全得到基本的保证。同时，上部较柔的结构也利于地震力的消耗，降低了结构的造价。

　　还应注意的是框支一剪力墙结构是一种抗震不利型式，其结构抗震性能差，造价高，应尽量避免采用。但它能满足现代建筑不同功能组合的需要，有时结构设计又不可避免此种结构形式，对此应采取措施积极改善其抗震性能，尽可能减少材料消耗，以降低工程造价。