《高层》第6章框架剪力墙结构设计.ppt

6.1概述6.2框架-剪力墙结构的内力计算6.3框架-剪力墙结构协同工作性能6.4框架-剪力墙结构构件的截面设计及构造要求第6章框架-剪力墙结构设计6.1概述6.1.1框架-剪力墙结构的特点1.可构成自由灵活的大空间。2.较强的抗震抗风能力。适用于需要灵活大空间的多层和高层建筑，如办公楼、商业大厦、饭店、旅馆、教学楼、试验楼、电讯大楼、图书馆、多层工业厂房及仓库、车库等建筑。第8.1.3条：抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法，并应符合下列要求：1.框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时，按剪力墙结构设计，框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计；2.当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10%但不大于50%时，按本章框架-剪力墙结构的规定进行设计；3.当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%但不大于80%时，按框架-剪力墙结构设计，其最大适用高度可比框架结构适当增加，框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用；4.当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80%时，按框架-剪力墙结构设计，但其最大适用高度宜按框架结构采用，框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值设计方法结构最大适用高度框架部分的抗震等级框架部分的轴压比限值弹性位移限值0.2Q0调整不大于10%按剪力墙结构设计按剪力墙结构按框架-剪力墙结构的框架1/1000大于10%但不大于50%按框架-剪力墙结构大于50%但不大于80%可比框架结构适当增加宜按框架结构的规定采用大于80%按框架-剪力墙结构设计宜按框架结构采用应按框架结构的规定采用1/800需要框架剪力墙变形受力特点①(a)纯剪力墙结构：刚性结构，变形为弯曲变形为主，内力按等效刚度比例分配。(b)纯框架：柔性结构，变形以剪切变形为主，楼层剪力按柱的抗侧刚度D比例分配。(c)框架—剪力墙结构：中等刚度，框架和剪力墙是通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起，使它们的水平位移协调一致，不能各自变形，变形为反S形或弯剪型。框架剪力墙变形受力特点②上部楼层框架仍有相当数值的剪力。③实际布置剪力墙的框架不能简单按纯框架分析，否则上部楼层构件不安全。④具有多道抗震防线，是一种抗震性能良好的结构体系。⑤层间位移最大值发生在（0.4～0.8）H范围内。⑥在水平力作用下，框架上下各层剪力取用值比较接近。6.1.2框架-剪力墙结构中的梁普通梁，即两端均与框架柱相连的梁（按框架梁设计）。剪力墙之间的连梁（按连梁设计）。一端与墙肢相连，另一端与框架柱相连的梁（按连梁设计）。6.1.3适用高度及高宽比由框架和剪力墙组成的一般框剪结构；外周边为柱距较大的框架和中部为封闭式剪力墙筒体组成的框架-筒体结构。高宽比和高度限值应满足规范要求。结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035-框架-剪力墙1501301201008050剪力墙全部落地剪力墙1501401201008060部分框支剪力墙1301201008050不应采用筒体框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墙11080705540不应采用表2-1A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）表2-2B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度0.20g0.30g框架-剪力墙结构170160140120100剪力墙全部落地剪力墙180170150130110部分框支剪力墙15014012010080筒体框架-核心筒220210180140120筒中筒300280230170150表2-3钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度框架543-板柱-剪力墙654-框架-剪力墙、剪力墙7654框架-核心筒8764筒中筒88756.1.4剪力墙的合理数量剪力墙数量多，对抗震有利，但太多，刚度大，周期太短，地震力大，不仅使上部结构材料增加，且给基础设计带来困难，不经济。框架设计水平剪力有最低限值（0.2V0），剪力墙再增多，框架的材料消耗也不会再减少。有一个剪力墙的合理数量问题。表6-1每一方向剪力墙的刚度之和∑应满足的数值（KN·M）注：H—结构地面以上的高度（m）;W—结构地面以上的总重量。场地类型设防烈度ⅠⅡⅢ755WH83WH193WH8110WH165WH385WH9220WH330WH770WH剪力墙的合理数量6.1.5剪力墙的布置1．框架一剪力墙结构应设计成双向抗侧体系。抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。2．框架一剪力墙结构可采用下列形式）：（1）框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；（2）在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；（3）在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙；（4）上述形式的混合。3．框架—剪力墙结构中，梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合；框架梁、柱中点之间有偏离时，应符合：1）；2）计算中应考虑其对节点核心和柱的不利影响。cbe4104．框架一剪力墙结构中剪力墙的布置原则为“均匀、分散、对称、周边”。宜符合下列要求：①剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；②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；③纵横剪力墙宜组成L形、T形和［型等型式；④单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总水平剪力的30%；⑤剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐；⑥楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置；⑦抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。5．长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中，其剪力墙布置应符合：①横向剪力墙沿长方向的间距宜满足表6.2要求。当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙间距应适当减小。②纵向剪力墙不宜集中布置在房屋两尽端，以避免房屋的两端被抗侧刚度较大的剪力墙锁住而造成中间部分的楼盖在混凝土收缩或温度变化时出现裂缝。表6.2剪力墙间距（m）注：1、表中B为楼面宽度，单位为m；2、现浇层厚度大于60㎜的叠合板可作为现浇板考虑。楼盖形式非抗震设计（取较小值）抗震设防烈度6度、7度（取较小值）8度（取较小值）9度（取较小值）现浇5.0B，604.0B，503.0B，402.0B，30装配整体3.5B，503.0B，402.5B，30--框架-剪力墙结构在竖向荷载下的内力计算方法假定各竖向承重结构之间为简支联系，将竖向荷载按简支梁板简单地分配给框架和墙，再将各框架和各剪力墙按平面结构进行内力计算。6.3框架-剪力墙结构在水平荷载下的内力计算1.计算思路和计算简图2.铰接体系协同工作分析3.刚接体系协同工作分析计算思路和计算简图计算思路：1、建立总剪力墙、总框架体系→2、用协同工作分析解决水平荷载在总剪力墙和总框架之间的分配，求得总剪力墙和总框架的内力→3、将总剪力墙的内力分配给每片墙，将总框架的总剪力分配给每榀框架计算简图1.框架与剪力墙通过楼板连接形成铰接体系2.框架与剪力墙通过楼板和连梁连接形成刚接体系铰接体系刚接体系铰接体系协同工作分析总剪力墙刚度：等效抗弯刚度总框架刚度：抗推刚度keqwEJEJjFDhC铰接体系协同工作分析基本体系铰接体系基本微分方程的建立总剪力墙总框架基本微分方程化简后的基本微分方程22dxydEJMww33dxydEJVww44)(dxydEJpxppwFwdxdyCCVFFF)(22xpdxydCdxdVFFFWWFEJxpdxydEJCdxyd)(2244)(422244pEJHdyddydWwFEJCHHx/基本微分方程的求解一般解针对具体荷载，引入边界条件求解，采用图表形式查表得总剪力墙y、Mw和Vw，根据平衡条件得总框架剪力VF=VP-Vw121yBchAshCCy图表分析刚度特征值对结构内力和位移的影响位移曲线剪力分配荷载分配刚接体系协同工作分析基本体系刚结连梁的端部约束弯矩系数)1()1()1(6312balbaEIm1)1()1(6312balbaEIm1)1()1(6321balabEIm2'12GAlEI1212mM2121mMxhmhMxmijijinijhmxm1刚接体系基本微分方程的建立和求解方程的建立方程的求解同“铰接”体系，注意λ取值不同注意查表得到的是“剪力墙的广义剪力”“框架的广义剪力”近似按刚度比分开，得到“总框架剪力”和“梁端总约束弯矩”“总剪力墙的剪力”为WWijFEJxpdxydEJhmCdxyd)(2244WijFEJhmCHHx)(422244pEJHdyddydWmVVWW_mVVFF__FijFFFVhmCCV_FijFijVhmChmmmVVWW_总剪力墙、总框架、总连梁→各剪力墙、各框架、各连梁剪力墙内力框架内力连梁内力WjeqieqiWijMEJEJMWjeqieqiWijVEJEJV211FjFjmiijijcijVVDDVmmmmijijijmhmmhmMijijijij框架—剪力墙结构受力的限制性规定框架倾覆力矩的规定框架总剪力的规定0.2V0和1.5Vf,max的调整公式（6.44）nimjiijchVM11构造要求最小配筋率：抗震0.25%，非抗震0.2%带边框剪力墙的构造规定板柱剪力墙的构造规定