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摘要：框支框架作为框支剪力墙结构的关键构件，设计和施工质量的好坏对结构安全至关重要。本文分析了框支框架的受力特征，总结了框支框架设计和施工过程中遇到的一些实际工程问题，并提出了相应的解决措施，能够为同类工程的设计和施工提供参考。
关键词：框支剪力墙、结构设计、施工、TOD
1.研究背景与意义
近年来，随着建筑行业的发展，部分框支剪力墙结构的运用已经比较成熟，而全框支剪力墙这种结构形式由于尚未编入规范，运用相对较少，但建筑市场对这种结构的需求却越来越大，特别是地铁行业，随着TOD设计理念在全国范围内得到了广泛的普及与发展，国内不少项目已经将全框支剪力墙结构运用到了实际工程开发中。作为框支剪力墙结构的关键构件，框支框架的设计与施工质量关系到整个结构体系的安全，是结构设计和施工的关键环节。
2.框支框架受力特征与构造要求
2.1受力特征
框支框架最为显著的受力特征是承受较大的集中荷载或局部荷载作用，由于竖向刚度的突变，框支梁在被转换的竖向构件周边容易出现应力集中现象[1]。通常下，框支框架的截面大小与被转换的剪力墙高度成正比，对于承托高度130米左右剪力墙的特一级框支框架，当柱跨8m左右时，根据截面宽度的不同，框支梁截面高度约2.5米~3米，矩形框支柱截面约1米~1.5米，因此，对于高层结构，框支框架的截面尺寸往往较大。对于框支柱，上部墙体越高，则截面越大，剪跨比越小，形成短柱的可能性越大，抗侧刚度越大，则地震作用下分配的地震剪力越多，当地震作用超过设防烈度时，形成剪切破坏的可能性越大。对于框支梁，上部墙体越高，框支梁的截面高度越大，跨高比越小，形成深受弯构件的可能性越大，破坏时，发生剪切破坏的可能性越大[2]。
2.2构造要求
框支框架受力复杂，且为结构的关键构件，一旦失效可能引起结构的连续破坏，因此规范对其构造提出了一系列严格要求，下表列举了各规范对框支框架的最小配筋率要求。
相比于普通结构的框架，规范[3]对框支框架的构造进行了适当加强，这种加强的意义在于保证其具有足够的承载力和延性，是确保在结构失效时，框支框架的破坏滞后于普通框架的一种有效措施。对于钢骨混凝土构件，由于其内部钢骨的作用，纵筋配筋率普遍小于普通钢筋混凝土构件，一方面充分利用了型钢对承载力的贡献，另一方面也体现了经济性。
表1框支框架配筋率要求
3.设计过程常见问题与处理措施
3.1有限元计算单元类型的选取
框支梁与被转换的剪力墙整体浇筑，共同受力，在无特殊指定的情况下，传统的结构计算软件，如SATWE和YJK等，梁和柱通常采用空间杆单元模拟，无法准确考虑截面高度方向的内力变化，以及梁与上部墙体的变形协调[4]，将被转换墙体当作一个外部荷载施加于杆单元进行计算，与框支框架的真实受力存在一定差别，影响计算结果的准确性。但随着结构计算软件的发展，目前大部分软件都已具备壳元梁的功能，即采用厚度为梁宽的壳单元模拟梁进行计算，只需在模型前处理模块将梁指定为壳元梁，模型自动将梁等效为一片底部抬高的墙，按壳元分析。
对于框支梁，采用壳元计算，能够较为准确的模拟墙与梁的变形协调，和沿梁高度方向的应力变化，从而能够更为准确的为设计提供计算依据。考虑到此类结构的复杂性，模型计算无法与真实受力完全相同，因此建议框支梁按杆单元与壳单元分别计算取包络。
3.2抗剪截面不满足规范要求
框支梁需承受由不落地剪力墙的自重等竖向荷载、水平地震作用、风荷载等产生的剪力和弯矩，建筑越高，剪力和弯矩越大，对截面的需求越大，当建筑高度和框支梁截面达到一定数值时，框支梁转变为深受弯构件，其破坏机理由受弯破坏转变为剪切破坏，截面大小由受弯控制转变为抗剪截面控制。通过几个实际项目的计算发现，对于超高层建筑，剪压比不足是这类项目出现最多的一类计算问题。此外，受限于建筑和设备专业需求，以及经济性的考虑，梁截面不能无限做高，此时需要采取一些有效的措施来解决剪压比不足的问题。
对于框支柱，一方面截面大，抗侧刚度大，分配的地震力也大，另一方面还需承担通过框支梁和由楼板传递的不落地剪力墙的地震剪力，所以承担的水平荷载作用往往较大，也容易产生抗剪截面不足的问题。
针对剪压比不足，处理措施主要包括增加混凝土强度、增大截面尺寸、采用型钢混凝土或梁内增设抗剪钢板等。经验计算表明，采用增加梁宽的方式，梁截面面积增加的幅度通常比增加梁高更显著，因此通过增加梁宽解决剪压比问题比增加梁高更有效，当梁宽需求较大，大于柱宽时，可以在柱顶增设柱帽用于锚固梁筋。采用型钢混凝土或设置抗剪钢板则是充分利用钢板较高的抗剪强度，相关规范表明同截面尺寸的型钢混凝土构件抗剪能力远强于普通混凝土构件。
4.施工过程常见问题与处理措施
4.1框支框架节点区域钢筋密集
现行《混凝土结构设计规范》考虑了钢筋间距对混凝土浇筑质量的影响，但对于一些配筋率较大的节点，按规范规定的最小钢筋间距排钢筋仍可能导致节点钢筋密集，混凝土难以浇筑密实的现象。框支框架节点区域配筋率大，梁柱钢筋、型钢交汇，纵筋根数和层数多，箍筋直径大、肢数多、肢距小，且加密配置，再加上现场施工误差，将可能导致节点区域混凝土浇筑难以达到密实状态，影响结构的抗震性能，形成结构安全隐患。一旦发生这种情况，加固处理非常困难，当设计无法规避时，对于此类节点，梁柱主筋宜按规范要求采用并筋，同时严格限制混凝土粒径、和易性等参数，施工过程加强振捣，或采用能够满足设计要求的特殊混凝土，如自密实混凝土。
4.2框支梁箍筋安装困难
箍筋作为框支梁重要的抗剪、抗扭元件，同时起到了约束混凝土的重要作用，因此框支梁内的箍筋宜封闭成环。框支梁较高时，受限于施工操作面，可能会存在箍筋安装困难的问题。当通过调整施工工序无法解决箍筋安装问题时，可以参考图集《型钢混凝土组合结构构造》关于节点区域箍筋的处理方式，将箍筋分段焊接成环。
4.3两梁之间间隙过小无法装模
此类问题在需转换墙体较多且较近时可能会遇到，当间隙较小时可充填挤塑聚苯板作为模板；当间隙较大时，在设计复核无影响的前提下，可采用充填素混凝土或合并梁的方式进行处理。
5.结语
随着国内建筑行业的发展，对于框支剪力墙结构的需求越来越大，作为此类结构形式设计施工的关键环节，除了遵循各项规范要求，全面了解和总结框支框架的设计和施工经验对确保此类结构安全显得尤为重要。本文列举了几个设计和施工中可能遇到的框支框架问题，可供同类项目参考。
参考文献
[1]郑波，陈天虹.关于“部分框支框架”结构的设计探讨[J].建筑技术开发,2007(34):7+77.
[2]郭鑫.深受弯构件破坏原理分析[J].学术论坛,2018(04):226.
[3]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3－2010 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社，2011.
[4]杨力.小议框支剪力墙结构[J].低碳世界,2014(04):172-173.