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1、高层建筑混凝土结构设计第4章 框架剪力墙结构设计1在框架-剪力墙结构中，剪力墙是主要的抗侧力构件。设计时应在两个主轴方向都布置剪力墙，形成双向抗侧力体系。否则，将会 造成两个主轴方向的抗侧刚度相差悬殊，无剪力墙的一个方向刚度不足且带有纯框架的性质，与有剪力墙的另一向不协调，也容易造 成结构整体扭转。 在框架-剪力墙结构中,梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合，框 架梁、柱中心线之间有偏离时，应符合第5章的有关规定。框架-剪力墙结构中框架的布置要求同第5章框架结构的有关规 定。 框架-剪力墙结构中剪力墙的布置原则：均匀、对称、分散、 周边及在薄弱环节处设置剪力墙。7.1框架-剪力墙结构布置2（1）剪力
2、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 形等形式（见下图）；框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求：（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40； （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。3剪力墙的最大间距宜满足下表的要求：7.2 构件截面
3、尺寸估算一、二级的底部加强区 1/16层高，且200mm 其他 1/20层高 且160mm 1.剪力墙的厚度主要应满足剪力墙承载力及平面外稳定的要求（剪力墙厚度对变形的影响较小）。剪力墙的厚度是否满足承载力的要求，只能根据最终的设计计算结果检验。为防止剪力墙平面外失稳，带边框剪力墙的最小厚度应满足4框架-剪力墙结构，当框架部分承受的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力 矩50%时，其框架部分的抗震等级应按纯框架结构采用，轴压比限值应按纯框 架结构的规定采用。2. 梁、柱截面及混凝土强度等级 框架-剪力墙结构中框架梁的截面估算方法与框架结构完全相同；框架柱截面的估算方法亦与框架结构相同，仅轴压比限值不同
4、，轴压比 限值见下表：框架、剪力墙混凝土强度等级等要求，分别同第5章、第6章相应的要求。 轴压比限值57.3 框架-剪力墙结构的内力及位移计算一、竖向荷载作用下的内力计算框架的内力计算同第5章剪力墙的内力计算同第6章二、水平荷载作用下的内力及位移计算协同工作法1.基本假定1）将所有框架合并为总框架，所有剪力墙合并为总剪力墙。总框架、总剪力墙的刚度分别为各单个结构刚度之和，且沿竖向均匀分布（当刚度沿竖向有变化时，取其加权平均值）。2）在同一楼层上，总框架和总剪力墙的水平位移相同。（条件是合力中心与刚度中心重合，否则，应考虑扭转。）3）将连梁简化为沿高度均匀分布的连续弹性薄片，反弯点在跨中。62.
5、计算简图73.内力及位移计算说明：因为弯矩正向定义与 材料力学不同，所以公式中 的正负号与材料力学中的相 反。根据M、V、p的微分关系对总剪力墙则有：8式中：刚度特征值反映总框架与总剪力墙的刚度比。将不同的水平荷载（均布、倒三角、顶部集中力）代入上式，并求解微分 方程，可得出位移曲线方程如下：为了将pf用变形曲线函数y(x)表达,应先给出总框架的剪切刚度Cf ，即总框架产生单位转角所需之力。9均布荷载作用：为了将上式制成图表以方便使用，需将以上各式化成无量纲形式，根据上式制成的图，即教材中的图7.11图7.13。10111213倒三角形荷载或顶部集中荷载作用下，公式推导过程同上，此处从略。4.
6、计算步骤（1）计算总剪力墙、总框架刚度（2）由及楼层相对标高（=x/H），并根据水平荷载形式查位移及内力系数，然后分别乘以 ，即可得到总剪力墙的位移及内力。 （3）根据各片剪力墙的等效刚度，将总剪力墙的内力分配给各片剪力墙；总框架的剪力可由下式确定每根框架柱的剪力为 ，其余计算同D值法。14已知：如图所示框架剪力墙结构，承受均布荷载q=150kN/m，刚度特征值 =2.5，求底层、5层、8层、10层处总剪力墙的Mw及Vw和总框架的Vf，并 给出内力(Mw 、 Vw 、 Vf)的分布图。15层号 标高 10850302415010.80.500-0.056-0.01250.530-3780-84
7、435775-0.232-0.0550.2031-1044-2489144500104411481336016175.框架剪力墙刚结体系前面给出的计算方法中，总框架与总剪力墙之间没有连梁，二者之间是用楼板相连的，无约束弯矩，我们称这种体系为框架剪力墙铰接体系。下图所示框架剪力墙中，有连梁直接与剪力墙相连，连梁将对剪力墙产 生约束弯矩，我们称这种情况为框架剪力墙刚结体系。结构平面图刚结体系计算简图18结构平面图刚结体系铰接体系192021刚结体系的计算方法与铰接体系的计算方法基本相同，仅刚度特征值及总 框架剪力的计算有变化（具体公式推导从略）。 1）刚度特征值其中，n为同一层内连梁与墙肢相交的结
8、点数。n个结点的统计方法是： 每根两端刚域连梁有2个结点，mij是指m12及m21；一端刚域的连梁只有一个 结点，mij是指m12 式中2）总框架广义剪力总框架的剪力为总连梁的约束弯矩为总剪力墙的剪力为（ 为按铰接体系求出的剪力墙剪力）22每根连梁的约束弯矩其余计算方法同铰接体系。236.刚度特征值与内力、位移的关系 1）与剪力分布的关系当很小时，剪力墙承担大部分剪力，当=0时，即为纯剪力墙结构； 当很大时，框架承担大部分剪力，当=时，即为纯框架结构； 在16之间时，在顶部框架与剪力墙的剪力均不为零（但二者之和为零）， 在底部，剪力墙承担全部剪力，框架剪力为零（这是由近似计算造成的，实 际框架
9、会受一定剪力）。 （注意：纯框架结构剪力分布下大上小、顶部为零，控制截面在底部；框架-剪力 墙中的框架，剪力最大值发生在中部附近，大约在=0.30.6之间，随着增大，向下移动。）24当1时，变形曲线为弯曲型（层间位移上大下小）；当6时，变形曲线为剪切型（层间位移上小下大）；当=16之间时，变形曲线介于弯曲型和剪切型之间，下部略呈弯曲型， 上部略呈剪切型，称为弯剪型。2）与位移曲线的关系25从图中可见，当2.4时，框架部分承受的地震倾覆力矩大于总地震倾 覆力矩的50%，说明剪力墙数量偏少，其框架部分的抗震等级应按纯框架结构 采用，轴压比限值应按纯框架结构的规定采用。另外，剪力墙也不必布置得过多，
10、宜使1.15，否则，框架承受的剪力 将过小，不能充份发挥作用。由此可见，最佳范围为2.41.15，。当然，不在最佳范围之内也是 可行的。3）的最佳范围267.4 截面设计要点及构造要求框架剪力墙的截面设计及构造要求基本上与第5章框架结构、第6章剪力墙结构相同，以下仅介绍一些不同之处。一、框架总剪力的调整抗震设计时：1.当Vf0.2V0时，其框架总剪力不必调整；2.当Vf0.2V0时，其框架总剪力应按0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值采用。二、构造要求框架剪力墙结构中，剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率：抗震设计时0.25%非抗震设计时0.2%并至少设置双排，拉筋直径6，间距600与剪力墙重合的框架梁可保留，亦可做成宽度与剪力墙同厚的暗梁，暗梁高度可取2倍墙厚或与框架梁等高，暗梁可按构造要求配筋。剪力墙底部加强部位的边框柱箍筋宜全高加密。27根据 ， ，查下图或由公式计算可知，此时大约为1.15。28
