框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻有哪些合理數(shù)量？
在框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻的數(shù)量直接影響到整個結(jié)構(gòu)的抗震性能和土建造價。剪力墻布置得多，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，側(cè)向位移??；但材料用量增加，同時由于結(jié)構(gòu)自振周期縮短，結(jié)構(gòu)自重增大，導(dǎo)致地震反應(yīng)隨之加大，即側(cè)向力變大。反之，剪力墻布置得少，材料用量減少，由于結(jié)構(gòu)較柔，自振周期變長，地震反應(yīng)即地震作用力變??；但結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小，側(cè)向位移較大，地震后結(jié)構(gòu)開裂或破壞嚴(yán)重。因此，剪力墻應(yīng)該是布置得多還是布置得少才有利于結(jié)構(gòu)抗震的問題，曾經(jīng)在結(jié)構(gòu)工程界引起較長時間的爭論。經(jīng)過對歷次地震震害的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，剪力墻數(shù)量過少，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移較大，結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞嚴(yán)重，增加了修復(fù)費用。而剪力墻數(shù)量較多時，往往表現(xiàn)得震害較輕。這就說明，盡管增加剪力墻的布置會加大結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，但對整個結(jié)構(gòu)的抗震性能來說，還是有利的。當(dāng)然，從建筑物土建造價的角度來說，剪力墻數(shù)量多時，會導(dǎo)致鋼筋和混凝土用料增加，結(jié)構(gòu)自重增大，并導(dǎo)致地基處理費用的上漲。剪力墻數(shù)量增加，雖然從力學(xué)的角度看，框架所受的水平力會有所減少，但按照我國目前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程，框架部分的材料用量并不能減少很多。因此，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，剪力墻以少設(shè)為好。此外，剪力墻少則有利于建筑平面的靈活布置。
確定剪力墻的合理數(shù)量是一個十分復(fù)雜的問題。在方案設(shè)計階段，作為一個初步估算的方法，一般可以按剪力墻的壁率確定。所謂壁率是指平均每單位建筑面積上的剪力墻長度。日本在對幾次地震的震害調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壁率少于50mm／m2時，震害嚴(yán)重；當(dāng)壁率多于150mm／m2時，破壞極輕微。另外，剪力墻的初步布置也可根據(jù)剪力墻面積率來確定，即同一層剪力墻截面面積與樓面面積之比。根據(jù)我國大量已建的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的工程實踐經(jīng)驗，一般認(rèn)為剪力墻面積率在3％～4％較為適宜。
在擴(kuò)大初步設(shè)計階段或作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，剪力墻的布置應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的要求，即通過計算校核結(jié)構(gòu)頂點位移及結(jié)構(gòu)最大居間位移分別滿足本章表15-3的限制值二同時，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的自振周期在一個合理的范圍內(nèi)。根據(jù)我國大量已建的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)驗，一般認(rèn)為當(dāng)結(jié)構(gòu)基本自振周期t=（0．1～0.15）n（n為結(jié)構(gòu)層數(shù)）時，剪力墻的數(shù)量和構(gòu)件截面尺寸較為合理。