框剪结构和剪力墙结构的比较

框剪结构和剪力墙结构的比较
【摘要】近年来，随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑不断增加，框架剪力墙结构和剪力墙结构越来越多的应用于高层建筑结构设计中。

本文就两种结构的受力特点、稳定性、经济性等方面进行了比较。

【关键词】框剪结构；剪力墙结构；结构设计；比较
1.框剪结构和剪力墙基本设计
1.1 框剪结构
框剪结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度，框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式。

框架结构为主结构，由梁、柱形成整体结构框架，主要承担竖向荷载；剪力墙结构，主要承担水平荷载，即可以单独设置，也可以利用公共空间电梯井、楼梯间、管道井等部分墙体。

框剪适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。

从基本设计目的而言，框剪结构就吸取了框架结构和剪力墙结构的长处，在框架结构中布置一定数量的抗震墙，一方面为建筑平面布置提供较大的使用空间，另一方面良好的抗侧力性能又提高了建筑整体的抗震性，因此被广泛应用与各种建筑。

1.2 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，利用
建筑的内墙或外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载，并能有效控制结构的水平力的结构体系。

虽然剪力墙具有间距的限制（一般为3-8m），使得在平面空间较小建筑上设计具有局限性，而且对平面布局和空间使用也有较高要求，但是剪力墙结构刚度大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，方便使用。

剪力墙结构形式是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。

2.框剪结构和剪力墙性能比较
2.1 结构稳定性比较
对于框剪结构而言，利用框架结构和剪力墙结构协同工作，上部层间和下部层间的变形承受能力相互助势，变形特点为弯剪变形，从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高，由于剪力墙侧向刚度本身就比框架的侧向刚度大得多，在框剪结构中，剪力墙承担主要水平荷载，一般而言，在水平荷载作用下约80%以上用剪力墙来承担，即使建筑高度的增加，整个结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力也会沿高度较为均匀
地分布，结构中各层梁柱的弯矩比较接近，具有较高的稳定性。

相比之下，单纯的剪力墙结构是利用混凝土墙体来承受的竖向荷载以及水平荷载，其中剪力墙主要承受的是水平荷载，受剪受弯，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小，结构的变形为弯曲型，具有较大的侧向刚度，能够保证建筑物在遭遇震动时水平侧移较小，从稳定度而言整体具有较好的抗震性，但是，由于单纯剪力墙结构墙体本身自重大，较大的刚度反而会使得剪力墙结构的承重周
期缩短，遭遇地震后惯性力较大，会对楼体整体结构破坏。

框剪结构吸收了框架结构和剪力墙结构在水平荷载和竖向荷载的受力特点，整体上侧向刚度大大提高，并且随着高度增加楼层剪力被均匀分布，不会造成集中受力，在结构抗震设计中，框剪结构的剪力墙是第一道防线，框架为第二道防线，适用于各种建筑，具有较大的稳定行。

而单纯的剪力墙结构结构变形弯曲性，虽然侧性刚度较大，震动时位移较小，但是自重大的特点，使得震后惯性较大，不利于楼体结构的整体维护。

2.2 实用性与经济性比较
框剪结构综合了框架结构、剪力墙结构两者的优点，适用于需要有局部大空间的建筑，这时在局部大空间部分采用框架结构，同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗侧能力。

由于框剪结构中的框架结构承担了主要的承重，对于房间的空间利用能够灵活布置，满足用户对空间布局的要求，避免了单纯剪力墙结构中必须保证墙与墙之间的空间不合理分配而造成的空间狭窄感，对于建筑的使用者而言具有较大的实用性，对于小高层的设计而言更具优势。

但是通过较多的结构设计发现，框剪结构中所需要的框架柱截面一般都比较大，对住宅的室内布置有很大的局限。

剪力墙结构的房屋设计，由于承重的要求，剪力墙之间必须保证3—8米的间距，对于小空间建筑，就会在分配空间布局上具有限制性，空间的分割不利于用户的自由选择和支配。

但是剪力墙结构刚度大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，
方便使用。

剪力墙结构形式是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。

框剪结构的设计里包含了框架结构和剪力墙结构，因此就成本而言两种结构类型都要构建，框架结构作为主体设计，充分利用梁柱的刚接或者铰接相连接而成构成承重体系，钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；虽然由于剪力墙的加入，梁柱规格减小，便于施工，但是梁柱的成本依然较高。

在剪力墙结构设计中，墙体兼具承重和建筑体内空间分割两项构件任务，从墙体构件的施工而言，可以通过现场施工浇筑和预制装配两种形式，建筑成本低，花费少。

从建材成本，设计成本和施工成本而言，剪力墙结构相对而言都能达到资源的有效利用，都比框剪结构要相对节省。

3.框剪结构和剪力墙结构的整体比较
框剪结构本身是框架结构和剪力墙结构的综合体，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。

通过合理的设计，充分吸收两者的优势，一方面满足了墙体承重的要求，将楼层的整体压力通过框架结构随着高度均匀分布，保证建筑整体的侧性刚度强而不易折。

另一方面，在空间分布上，与剪力墙集中受力墙体不同，框剪结构承重墙的不集中分布，有利于空间的灵活布置，方便使用者和设计者在房屋保温隔音效果上的设计和后期的房屋改造，最重要的是，框剪结构突破了单纯剪
力墙结构的间距限制，能够更好的适合小空间布局，大大增加了建筑的美观性性和宜居性，具有相对较高的实用性。

但是在成本方面，框剪结构相对而言造价较高，如果不合理的计算和设计将会造成成本的不必要浪费，特别是在框架结构和剪力墙结构的协调方面，剪力墙过多或者过高的应用，将会导致资源的浪费，使得建筑本身的设计既不经济也不具有更高的抗震性。

结语
总之，在当下建筑中框剪结构和剪力墙结构均有广泛运用，框剪结构适用于需要有局部大空间的建筑，在小高层建筑中应用广泛，但结构计算和设计相当复杂，施工难度较大。

剪力墙结构侧移刚度大，适用于建筑物高度相对较大的高层住宅，其缺点是建筑平面布置局限性大，较难获得较大的空间。

参考文献
[1]gb50011-2010，建筑抗震设计规范 2010.5
[2]薛云飞.马晓霞谈剪力墙结构设计中的几个问题 [j]-陕西
建筑2008（156）
[3]张立言框剪结构体系中剪力墙合理布置原则 [j] -安徽职业技术学院学报2007（3）
[4]樊宇浅析框架-剪力墙结构设计 [j] –中国科技信息2006（17）。