框架剪力墙结构短肢剪力墙结构体系中总地震倾覆力矩比

一直一来，总是不断有人提出地震倾覆力矩比问题，包括图审单位，设计院总工等。

今天又有家图审单位提出类似问题，说应该每层均满足地震倾覆力矩比50％要求，当然责任人应该首先归《高规》编写者。

1、对于该条，《高规》8.1.3条：抗震设计的框架－剪力墙结构，在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％时，其框架部分的抗震等级应按框架结构采用。

8.1.3条条文解释说明中也没有提起总的地震倾覆力矩是指结构底部（即PKPM地震倾覆力矩比中地面以上第一层）还是每一层。

反倒在《高规》7.1.2条第二款中，涉及短肢剪力墙结构的地震倾覆力矩比，明确提起为总“底部”地震倾覆力矩。

规范原文是：抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。

现在产生分歧点就是总地震倾覆力矩和总底部地震倾覆力矩。

2、笔者在过去做设计的过程中，把握尺度有个渐变的过程。

开始是尽量满足每层均达到地震倾覆力矩比50％要求，然后是地面以上第一层满足地震倾覆力矩比50％的要求，再到现在是满足底部加强区满足地震倾覆力矩比50％的要求。

《施岚青》中提起剪力墙的底部加强部位，是指在剪力墙底部的一定高度内，适当提高承载力和加强抗震构造措施。

弯曲型和弯剪型结构的剪力墙，塑性铰一般在墙肢的底部，将塑性铰范围及其以上的一定高度范围作为加强部位，对于避免墙肢剪切破坏、改善整个结构的抗震性能，是非常有用的。

为了剪力墙应具有足够的延性，剪力墙塑性铰出现后，剪力墙底部塑性铰范围内应加强构造措施，提高其抗剪切破坏的能力。

以次类比，把这个概念运用到框架－剪力墙结构中，笔者再联想到06年在杭州做的一个经济适用房小区和一个临安接近100米的高层办公楼，为这个问题电话请教过浙江省城建院的王银根总工程师，他的意见也是最好底部加强区满足50％这个要求，所以笔者在后来的设计过程中，都是按照底部加强区满足50％来控制的。

因为像刚才提到的那个接近100米的高层办公楼，除非加很多墙，是不可能满足每层都达到50％要求的。

3、现在终于找到了书面的，明确的说明了。

是《建筑工程施工图设计审查技术问答》（中国建筑工业出版社）2.3.11条，原文摘抄如下。

问题是：当采用框架－剪力墙结构体系时，剪力墙数量不足（高度没有超过框架限制高度时），是否按框架计算配筋？在框架－剪力墙结构中，当剪力墙承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的40％时，《全国民用建筑工程技术措施》中要求按不设剪力墙的框架结构进行补充计算，并按不利情况取值，此规定可否作为施工图审查的论据？框剪结构中，上部有少部分楼层有剪力墙承受弯矩少于50％情况，此时，框架设计等级该怎么处理？答：（1）框剪结构在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级按框架结构确定，按实际布置的框架剪力墙建模计算，结构总信息填框剪结构，最大适用高度可比单纯框架结构适当提高。

“当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩小于总地震倾覆力矩的40％时，尚应按不设剪力墙的框架结构进行补充计算，并按不利情况取值。

”此条文来自《全国民用建筑工程设计技术措施》（结构），施工图审查不作为强制性条文，可按一般要求对待。

设计人应执行该条文规定。

（2）框剪结构应按基本振型下的底部地震总倾覆力矩比例进行判定。

框架－剪力墙结构，剪力墙在上部承担地震作用减少，符合框剪结构工作特点。

框剪结构若抗侧刚度若沿竖向没有突变，在底部加强区以上，少数楼层剪力墙承受的总倾覆力矩少于50％，框架抗震等级按框架－剪力墙结构中的框架考虑。

笔者另：《全国民用建筑工程设计技术措施》（结构）新版本已经对11.2.4条做了修改，新内容如下：框架－剪力墙结构中，当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的50％时尚应按《高规》第6.1.7条和第8.1.3条的规定进行补充计算，并按不利情况取值。

笔者这本书是设计院最近发的，书中有不少修改，既然是修改，就有修改的道理。

但为了结构计算类型清晰，笔者建议在抗震区，如果做成框架－剪力墙结构，还是满足底部加强区地震倾覆力矩50％的要求为宜，免得还要进行补充计算。

这可能就要在方案阶段，就要及时的介入建筑专业工作当中，现在的工程一般是到扩初阶段，结构专业才介入，其实方案阶段，结构专业介入是很有必要的。

一个工程结构类型和结构选型合不合理，一般在方案阶段就有80％定性了。

4、关于短肢剪力墙结构，在这个结构类型的判定方面，国家规范，上海规范，北京规范和广东规范都有不同的解释。

现在既然江苏没有关于此类的地方规范，那就以国家规范为准了。

现在这个50％度如何把握，一直以来没有一个明确定量的说法，笔者的习惯是，一般短肢剪力墙地震倾覆力矩占总地震倾覆力矩比超过30％，就认为是短肢剪力墙较多的剪力墙结构，这个定量也没有得到明确的考证，只是设计习惯。

现在有本王亚勇和戴国莹主编的《建筑抗震设计规范疑问解答》一书中7.21条，《高规》第7.1.2条短肢剪力墙较多的剪力墙结构如何界定？回答：《高规》第7.1.2条所说的“短肢剪力墙较多的剪力墙结构”，主要指结构平面中部为剪力墙构成的薄壁筒体（常用作楼梯间，电梯间等），其余部位基本为短肢剪力墙的一种结构布置形式，近几年来在非抗震地区以及6度和7度抗震设防地区的住宅建筑中逐渐被应用。

要提出具体的量化判断指标是困难的，一般情况下，短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，短肢剪力墙承受的倾覆力矩可占结构底部总倾覆力矩的40％～50％。

因此，一般剪力墙结构中，如果存在少量的短肢剪力墙，则不必要遵守7.1.2条规定。

实际上，《高规》第7.2.5条对剪力墙结构中的独立小墙肢另有专门规定。

设计中，对于短肢剪力墙较多的剪力墙结构，结构布置上宜使两个主要受力方向的刚度和承载力相差不多。

（此条，笔者按：也就是控制结构的刚重比和位移，以及短肢剪力墙的地震倾覆力矩比在两个方向较接近）7.1.2条第四款轴压比要求应按第3款提高后的抗震等级确定。

7.1.2条主要针对抗震设计而言的。

笔者另：当短肢剪力墙地震倾覆力矩占总地震倾覆力矩比不超过30％时，可按照一般剪力墙结构考虑，当超过30％，但不到40％时，最好能和图审单位或者总工提前沟通一下，免得在结构体系方面有大的分歧。

另外还有一个问题，笔者的把握是，当短肢剪力墙地震倾覆力矩占总地震倾覆力矩比不超过30％时。

短肢剪力墙可以不按短肢剪力墙要求的配筋率控制，但设计院总工要求这么控制，只好妥协～由于一些开发商对成本的控制要求,设计人员在对小高层住宅结构设计过程中会出现倾覆力矩比大于0.5的框架—剪力墙结构,即剪力墙较少的框架—剪力墙结构。

本文对此类结构的定义理解为:框架部分与结构整体倾覆力矩比MF/M大于0.5,结构位移满足框架—剪力墙结构的要求。

结合实际工程,如何对此类结构的剪力墙和框架进行结构设计是要讨论的主要内容。

2规范的相关规定及对规范的理解《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)第6.1.3—1条《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)第8.1.3条都有相关规定:抗震设计的框架—剪力墙结构,在基本振型地震作用下,框架部分承受地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩50%时,其框架部分的抗震等级应按框架结构采用,柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用。

《高规》第6.1.7条也注明“结构分析计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作”。

剪力墙较少的框架-剪力墙结构与布置少量墙的框架结构在定量上没有明确的界定,如果结构位移仅能满足框架结构的限值要求,可将框架和剪力墙协同工作的结构描述为“配置少量墙的框架结构”做了一个工程，审查单位提出两点，第一，框架倾覆力矩大于50％，应按照框架结构适用高度控制；第二，剪重比不满足规范的最低限值，要求满足。

对第一个问题经过查阅文献，基本可以澄清，是说法有误，例如：七度区，框架－剪力墙结构最大适用高度为120m,框架结构最大适用高度为55m，按照规范对框架－剪力墙结构的定义，当剪力墙承担的倾覆力矩大于50％，即可按照框剪结构执行。

现在的问题是这个工程的框架承担的倾覆力矩介于50～60％之间，确实不太合理，但是就此简单的认为必须按照框架结构执行，就有点教条主义了。

最基本的道理是，若框架承担的倾覆力矩为51％，则严格意义上来说就不算是框剪结构了，那最大就只能盖到55m了，要是框架承担的倾覆力矩为49％，则按照这个逻辑就是框剪结构，最大适用高度可以做到120m,两个百分点，就跨越了65m!岂不是笑话！比较合理的解释是当框架占的倾覆力矩比例为50～75％时，认为是强框架剪力墙结构，框架部分按照框架结构设计；当框架结构承担倾覆力矩大于75％，此类结构就属于带少量剪力墙的框架了，在这种情况才有可能套用框架最大适用高度的情况较为合理。

根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）（以下简称《震规》）第7.2.4第3款：底部框架-抗震墙房屋底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担，并按各抗震墙侧向刚度比例分配。

即底部框架-抗震墙房屋地震剪力应由全部抗震墙承担，框架柱不分担地震剪力。

但对倾覆力矩则不同，它可由框架柱和抗墙同时承担。

详见《震规》第7.2.5条第1款第2）目，即：7.2.5 底部框架-抗震墙房屋中，底部框架的地震作用效应宜采用下列方法确定：1 底部框架柱的地震剪力和轴向力，宜按下列规定调整：2)框架柱的轴力应计入地震倾覆力矩引起的附加轴力，上部砖房可视为刚体，底部各轴线承受的地震倾覆力矩，可近似按底部抗震墙和框架的侧向刚度的比例分配确定。

详细算例可参见施岚青《2008年一级注册结构工程师专业考试答题指导》第71页案例题2.4.3-7。