框架剪力墙结构设计.ppt

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1、7.1 结构布置结构布置（了解）（了解）7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 7.3 框架框架-剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 7.4 框架框架-剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析7.5 框架框架-剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例（了解）（了解）7.1 结构布置结构布置 1）总体平面布置、竖向布置及变形缝设置等，见第）总体平面布置、竖向布置及变形缝设置等，见第 2.2 节所述；节所述； 2）具体布置除应符合下述的规定外，其框架和剪力墙的布置尚应分别符合框架结构和剪力）具体布置除应符合下述的规定外，其框架和剪力墙的布置尚应分别符合框

2、架结构和剪力 墙结构的有关规定。墙结构的有关规定。7.1.1 基本要求基本要求1、双向抗侧力体系、双向抗侧力体系 1）在框架）在框架-剪力墙结构中，框架与剪力墙协同工作共同抵抗水平荷载，其中剪力墙结构中，框架与剪力墙协同工作共同抵抗水平荷载，其中剪力墙是结构的剪力墙是结构的主要抗侧力构件。主要抗侧力构件。 2）为了使框架）为了使框架-剪力墙结构在两个主轴方向均具有必需的水平承载力和侧向刚度，剪力墙结构在两个主轴方向均具有必需的水平承载力和侧向刚度，应在两个应在两个主轴方向均匀布置剪力墙，形成双向抗侧力体系。主轴方向均匀布置剪力墙，形成双向抗侧力体系。 3）如果仅在一个主轴方向布置剪力墙，将造成

3、两个主轴方向结构的水平承载力和侧向刚度）如果仅在一个主轴方向布置剪力墙，将造成两个主轴方向结构的水平承载力和侧向刚度相差悬殊，相差悬殊，可能使结构整体扭转，对结构抗震不利。可能使结构整体扭转，对结构抗震不利。2、节点刚性连接与构件对中布置、节点刚性连接与构件对中布置 1）在框架）在框架-剪力墙结构中，为了保证结构的整体刚度和几何不变性，同时为提高结构在大震剪力墙结构中，为了保证结构的整体刚度和几何不变性，同时为提高结构在大震作用下的稳定性而增加其赘余约束，作用下的稳定性而增加其赘余约束，主体结构构件间的连接（节点）应采用刚接。主体结构构件间的连接（节点）应采用刚接。 2）梁与柱或柱与剪力墙的中

4、心线宜重合，梁与柱或柱与剪力墙的中心线宜重合，以使内力传递和分布合理，且保证节点核心区的完以使内力传递和分布合理，且保证节点核心区的完 整性。整性。 7.1.2 框架框架-剪力墙结构中剪力墙的布置剪力墙结构中剪力墙的布置（了解）（了解）1、剪力墙的数量、剪力墙的数量 1）在框架）在框架-剪力墙结构中，剪力墙结构中，结构的侧向刚度主要由同方向各片剪力墙截面弯曲刚度的总和结构的侧向刚度主要由同方向各片剪力墙截面弯曲刚度的总和EcIw控制控制，结构的水平位移随，结构的水平位移随 EcIw 增大而减小。增大而减小。 3）一般以满足结构的水平位移限值作为设置剪力墙数量的依据较为合适一般以满足结构的水平位

5、移限值作为设置剪力墙数量的依据较为合适。 2）剪力墙数量也不宜过多，否则地震作用相应增加，还会使绝大部分水平地震力被剪力墙剪力墙数量也不宜过多，否则地震作用相应增加，还会使绝大部分水平地震力被剪力墙吸收，吸收，框架的作用不能充分发挥，既不合理也不经济。框架的作用不能充分发挥，既不合理也不经济。2、剪力墙的布置、剪力墙的布置（参考课本）（参考课本） (1) 剪力墙宜均匀布置在建筑物的剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化或恒载较大周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化或恒载较大的的部位，部位，剪力墙的间距不宜过大；平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙剪力

6、墙的间距不宜过大；平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。 (2) 纵、横向剪力墙宜组成纵、横向剪力墙宜组成 L 形、形、T 形和匚形等形式形和匚形等形式，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘；墙）的翼缘；楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置，楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置，以增强其空间刚度和整体以增强其空间刚度和整体性。性。 (3) 剪力墙布置不宜过分集中，剪力墙布置不宜过分集中，单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的40%，以，以 免结构的刚

7、度中心与房屋的质量中心偏离过大、墙截面配筋过多以及不合理的基础设免结构的刚度中心与房屋的质量中心偏离过大、墙截面配筋过多以及不合理的基础设计。当剪力墙墙肢截面高度过大时，可用计。当剪力墙墙肢截面高度过大时，可用门窗洞口或施工洞形成联肢墙门窗洞口或施工洞形成联肢墙。 （5）保证框架与剪力墙协同工作，其剪力墙的布置宜符合下列要求：）保证框架与剪力墙协同工作，其剪力墙的布置宜符合下列要求：1) 横向剪力墙沿房屋长横向剪力墙沿房屋长方方 向的间距宜满足表向的间距宜满足表 7.1.1 的要求的要求，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应适，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应适

8、当减小；当减小；2) 纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端。纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端。 （4）剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上、下对齐。剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上、下对齐。抗震设抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近主轴方向的侧向刚度接近。7.1.4 梁、柱截面尺寸及剪力墙数量的初步拟定梁、柱截面尺寸及剪力墙数量的初步拟定1、梁、柱截面尺寸、梁、柱截面尺寸 框架梁截面尺寸一般根据工程经验确定，框架柱截面尺寸可根据轴压比要求确定，详见框架框架梁截面尺寸一般根据工程经验确定，框架

9、柱截面尺寸可根据轴压比要求确定，详见框架结构部分结构部分5.2.1。2、剪力墙数量、剪力墙数量 在初步设计阶段，可根据房屋底层全部剪力墙截面面积在初步设计阶段，可根据房屋底层全部剪力墙截面面积 Aw 和全部柱截面面积和全部柱截面面积 Ac 之和与楼面之和与楼面面积面积 Af 的比值，或者采用全部剪力墙截面面积的比值，或者采用全部剪力墙截面面积Aw与楼面面积与楼面面积Af 的比值，来粗估剪力墙的数量。的比值，来粗估剪力墙的数量。7.1.3 板柱板柱-剪力墙结构的布置（略）剪力墙结构的布置（略） 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 7.2.1 框架与剪力墙的协同工作框架与剪力墙的协同工作

10、1、定义：、定义： 框架框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系。在水平荷载作用下，平面内刚度很大的。在水平荷载作用下，平面内刚度很大的楼盖将二者连接在一起组成框架楼盖将二者连接在一起组成框架-剪力墙结构时，剪力墙结构时，二者之间存在协同工作问题。二者之间存在协同工作问题。 2、特点：、特点： 1）在水平荷载作用下，）在水平荷载作用下，单独剪力墙的变形曲线以弯曲变形为主单独剪力墙的变形曲线以弯曲变形为主；单独框架的变形曲线以整体单独框架的变形曲线以整体剪切变形为主。剪切变形为主。 2）在框架）在框架-剪力墙结构中，剪力墙结构中，其变形曲线介于弯曲型

11、与整体剪切型之间。其变形曲线介于弯曲型与整体剪切型之间。在结构下部，剪力墙在结构下部，剪力墙的位移比框架小，墙将框架向左拉，框架将墙向右拉；在结构上部，剪力墙的位移比框架大，框的位移比框架小，墙将框架向左拉，框架将墙向右拉；在结构上部，剪力墙的位移比框架大，框架将墙向左推，墙将框架向右推。架将墙向左推，墙将框架向右推。 3）二者之间存在协同工作使二者之间存在协同工作使框架框架- 剪力墙结构的侧移大大减小，内力分布更趋合理。剪力墙结构的侧移大大减小，内力分布更趋合理。 7.2.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图1、基本假定：、基本假定： 1）楼板在自身平面内的刚度为无限大。楼板在自身平面内

12、的刚度为无限大。这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架和剪力这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架和剪力墙连为整体，不产生相对变形。墙连为整体，不产生相对变形。 2）房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载（风荷载或水平地震作用）的合力作用点重房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载（风荷载或水平地震作用）的合力作用点重合，合， 在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。注：注： 1）在这两个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架和剪力墙的水平位移相等。）在这两个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架和剪力墙的水平位移相等。 2）可将结构单元内所有剪力

13、墙综合在一起，形成一榀假想的）可将结构单元内所有剪力墙综合在一起，形成一榀假想的总剪力墙总剪力墙，总剪力墙的弯曲刚，总剪力墙的弯曲刚度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；把结构单元内所有框架综合起来，形成一榀假想的度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；把结构单元内所有框架综合起来，形成一榀假想的总框架总框架，总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和。总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和。 2、计算模型、计算模型1）分类：）分类： 按照剪力墙之间和剪力墙与框架之间有无连梁，或者是否考虑这些连梁对剪力墙转动的结按照剪力墙之间和剪力墙与框架之间有无连梁，或者是否考虑这些连梁对剪力墙转动的结束作用，将框架束作用，

14、将框架-剪力墙结构分为：剪力墙结构分为：框架框架-剪力墙铰结体系、框架剪力墙铰结体系、框架-剪力墙刚结体系。剪力墙刚结体系。2）特点：）特点：（1）框架）框架-剪力墙铰结体系剪力墙铰结体系 对于图对于图 7.2.3(a)所示结构单元平面，如沿房屋横向的所示结构单元平面，如沿房屋横向的 3 榀剪力墙均为双肢墙，因连梁的转榀剪力墙均为双肢墙，因连梁的转动约束作用已考虑在双肢墙的刚度内，动约束作用已考虑在双肢墙的刚度内，则总框架与总剪力墙之间可按铰结考虑。连杆是刚性的则总框架与总剪力墙之间可按铰结考虑。连杆是刚性的（即（即EA），反映了刚性楼板的假定，），反映了刚性楼板的假定，保证总框架与总剪力墙在

15、同一楼层标高处的水平位移保证总框架与总剪力墙在同一楼层标高处的水平位移相等。相等。 （2）框架）框架-剪力墙刚结体系剪力墙刚结体系 框架框架-剪力墙刚结体系。对于图剪力墙刚结体系。对于图 7.2.4(a)所示结构单元平面，沿房屋横向有所示结构单元平面，沿房屋横向有 3 片剪力墙，剪片剪力墙，剪力墙与框架之间有连梁连结，力墙与框架之间有连梁连结，当考虑连梁的转动约束作用时，连梁两端可按刚结考虑，当考虑连梁的转动约束作用时，连梁两端可按刚结考虑，其横向其横向计算简图如图计算简图如图7.2.4(b)所示。总连梁代表轴线所示。总连梁代表轴线 3 列连梁的综合。列连梁的综合。 注：注：1）对于图）对于图

16、 7.2.3( a)和图和图 7.2.4(a)所示的结构布置情况，当考虑连梁的转动约束作用时，其纵向计所示的结构布置情况，当考虑连梁的转动约束作用时，其纵向计 算简图算简图均可按刚结体系考虑。均可按刚结体系考虑。2）框架）框架-剪力墙结构的下端为固定端，一般取至基础顶面；当设置地下室，且地下室的楼层侧向剪力墙结构的下端为固定端，一般取至基础顶面；当设置地下室，且地下室的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2 倍时，可将地下室的顶板作为上部结构嵌固部位。倍时，可将地下室的顶板作为上部结构嵌固部位。 刚结体系刚结体系当连梁的刚度较大时当连梁的刚度较大时铰结体系铰结体系当连梁的刚度较小；当连梁的刚度较小；或连梁的转动约束作或连梁的转动约束作用已考虑在双肢墙的用已考虑在双肢墙的刚度内时刚度内时综综合合框框架架综合剪力墙综合剪力墙铰接连杆铰接连杆综综合合框框架架综合剪力墙综合剪力墙刚性连杆刚性连杆 1、总框架的剪切刚度、总框架的剪切刚度1）定义：）定义：框架柱的侧向刚度、总框架的剪切刚度框架柱的侧向刚度、总框架的剪切刚度 框架柱的侧向刚度框架柱的