上海市地下空间设计研究总院有限公司 上海 200125
摘要：针对工作中遇到的一向少墙结构设计时应重视的问题，本文将结合案例，研究探索相适应的设计方法。
[关键词] 少墙结构；梁柱框架；楼板扁柱框架
0 引言
一般(框架)剪力墙结构宜双向均匀布置。但由于采光等要求，居住类建筑南北向剪力墙的布置较多，另一个方向则偏少，有时南侧墙肢甚至按暗柱或端柱布置，导致结构的两向受力特性产生明显的差别。通常两个方向的剪力墙均匀布置，面内弯矩和剪力均由该向的剪力墙承担，结构面内刚度占主导地位，面外刚度可忽略，所以常用的设计软件仅验算面内，不进行面外承载力验算。一向少墙结构如不进行特殊计算和处理，仍按一般结构设计计算，可能出现隐患。针对工作中遇到的一向少墙结构设计时应重视的问题，本文将结合案例，研究探索相适应的设计方法。
1 结构分析步骤
一向少墙结构存在以下特征：一个方向剪力墙较多，而另一个方向剪力墙则过少。首先应经过以下两个步骤进行判别分析并确定设计方法。
1）按抗规[1]6.1.3.1条和高规[2]8.1.3条进行剪力墙体系的判别，具体详见表1：
结构体系判别表1
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（1）必须是在规定水平力作用下进行计算。（2）位置在结构底层，底层指计算嵌固端所在的层。（3）根据框架部分倾覆力矩占比来判别设计方法和抗震等级。
2）参考《一向少墙剪力墙结构抗震设计技术指引》[3]（简称技术指导），将少墙方向结构分为剪力墙、梁柱框架、楼板扁柱框架三部分一起承担水平荷载作用，根据楼板扁柱框架所承担的剪力比值来判别结构体系并确定设计方法，具体可按下表2的所示确定结构体系和设计方法：
一向少墙结构的结构体系 表2
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（1）本技术指导适用于深圳地区抗震设防7度。而本次设计的实际项目在贵阳抗震设防为6度，确定设计方法时可供参考。（2）少墙向梁柱框架包含框架柱截面和面外剪力墙端部一定长度，具体的分段原则详见技术指导6.1.1条的规定。（3）少墙结构少墙向是由三部分结构组成：剪力墙、梁柱框架（梁和柱构成）、楼板扁柱框架（楼板和面外墙构成）。根据在规定水平力作用下楼板扁柱框架底层的剪力比确定结构体系和设计方法。少墙向楼板扁拄框架在另一向是主要抗侧力体系，楼板扁柱框架体系破坏意味着非少墙方向也将破坏，设计时可增加设置剪力墙如增加墙肢数量、增加墙长等措施，将楼板扁柱框架的剪力比控制在<10%的范围。当楼板扁柱框架底层的剪力比<10%，可按框架-剪力墙结构进行设计，扁柱框架采取构造措施。当楼板扁柱框架底层的剪力比>10%时，结构除按技术指导采取构造措施外，还需进行抗震承载力和抗震性能设计。楼板扁柱框架的剪力比一般不宜>20%，超出时应补充论证并采取更严格的构造措施。
1 案例分析
1） 工程概况
本工程位于贵阳市观山湖区 A地块项目。抗震设防烈度6度（0.05g），设计地震分组第一组，基本风压0.3kN/m2。结构Y向(南北向）长20m，X向（东西向）长57.5m，长宽比2.85，高宽比4.71，标准层附加恒载1.5kN/m2，活载2.0kN/m2（住宅）。共28层，总高度98.2米。图中嵌固层板厚180mm、其余板厚110mm、屋面120mm；框架梁、连梁截面350～400mm×700～800mm；其他构件详见表3，单位均为毫米。
结构的截面尺寸 表3
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原结构平面布置见图1。深化设计过程中经与建筑和设备专业协商，在不影响立面开窗的前提下在北面两端角部增加两道X向剪力墙，在楼电梯间增加两道X向剪力墙，共计增加4道剪力墙，调整后结构平面布置见图2。
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图1 模型一结构平面布置图
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图2 模型二结构平面布置图
2） 结构整体计算分析
采用ETABS软件进行模型分析，模型一总体计算的基本指标结果见表4，各层位移曲线（地震力作用下）见图3。模型二总体计算结果见表5，各层位移曲线（地震力作用下）见图4。
模型一基本指标 表4
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图3 模型一楼层位移曲线
模型二基本指标 表5
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图4 模型二楼层位移曲线
图3表明， Y向剪力墙结构变形符合弯曲型特征，X向剪力墙结构的变形接近剪切型特征；由表4，X向最大层间位移角虽然满足规范要求，但可能是因为项目所在地区为6度区Ⅱ类场地地震力较小且基本风压0.3KN/m2亦较小所致；X向最大层间位角较Y向要大很多， X向的刚重比小于规范限值，X向结构刚度相对较小。由上述可知X向剪力墙偏少，需进行优化。经调整后，模型二图4表明，X和Y向剪力墙结构变形均符合弯曲型特征；由表5，X向及Y向最大层间位移角均满足规范要求，X向的刚重比则大于规范限值。调整后两个方向相对均衡，结构的基本指标更合理。
3） X向结构体系判别
通过软件计算分析，剪力墙、梁柱框架和楼板扁柱框架的剪力占比如图5、图6所示。
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图5 模型一剪力分担比
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图6 模型二剪力分担比
由计算结果，模型一：M框架/M总=70%。结构体系为框剪结构，框架部分抗震等级按框架结构为三级，剪力墙部分抗震等级按框剪结构为三级。由图5可知，底部 X向剪力墙的层剪力比为43.1%；底部梁柱框架的层剪力比为39.2%；扁柱框架的层剪力比为17.7%。根据技术指导，体系为复合框剪结构。该结构X向除需按规范框剪结构设计外，还应进行抗震承载力验算并采取构造措施。经优化调整后，由计算结果可知，模型二：M框架/M总=45%。结构体系为框剪结构，框架部分抗震等级按框剪结构为三级，剪力墙部分抗震等级按剪力墙结构为三级。由图6，底部X向剪力墙的层剪力比为65.8%；底部梁柱框架的层剪力比为24.4%；扁柱框架的层剪力比在底层为9.8%。根据上述分析结果显示，经调整后模型二较模型一X向结构体系更加合理。根据技术指导，体系为框剪结构。扁柱框架应采取构造措施，如调整该部分剪力，加大最小配筋率，加强少墙方向楼板和梁顶部钢筋的锚固等。模型二经构造加强后提升了抗震性能。
结论
根据上述分析，建议一向少墙框架剪力墙结构的设计要点如下：
1）根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值进行一次判别并确定设计方法。
2）根据在规定的水平力作用下结构底层楼板扁柱框架与总剪力的比值进行二次判别。
3）根据上述分析结果，按如下步骤进行设计：
（1）当V楼板扁柱框架/V总≥20%时，首选进行规避，优化结构设计方案或与建筑专业进行协商，通过在少墙向增设剪力墙或加长墙肢等措施，调整后将V楼板扁柱框架/V总控制在<20%内，当无法进行规避时应进行专项论证并采取更严格的构造措施。
（2）当10%<V楼板扁柱框架/V总<20%时，也可采用进行规避的方式，如本案例采用的方法一样，通过在少墙向增设剪力墙，将V楼板扁柱框架和V总的比值控制在<10%内，此时可仅对楼板扁柱框架采取构造措施，当无法进行规避时可按要求进行相关抗震验算并采取构造措施。
（3）当V楼板扁柱框架/V总≤10%时，对楼板扁柱框架该部分采取构造措施。
参考文献
[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.
[2]JGJ-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]深建规[2017]14号 一向少墙剪力墙结构抗震设计技术指引.