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1、剪力墙结构,内容,1. 高层建筑的定义 2. 剪力墙的概念 3. 剪力墙结构体系 4. 框架剪力墙结构体系 5. 剪力墙的形状和布置 6. 实例,高层建筑的定义,高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002 )：10层及十层以上或房屋高度大于28m的建筑物。 高层建筑是一个动态的概念，不同时间，不同国家有不同的规定。 钢筋混凝土结构中常用的高层建筑结构体系：（1） 框架结构；（2）剪力墙结构（3） 框架剪力墙结构；（4）框筒结构（5） 筒中筒结构；（6） 束筒结构,剪力墙的概念,1.框架结构的不足（1）房屋层数增多、高宽比增大时，骨架式框架结构的梁柱截面将增大到不经济甚至不合理的地步。（2
2、）采用高强度的结构材料，虽能减少构件尺寸和减轻房屋重量，但又会使房屋更加柔软，对于水平力作用的反应更加敏感。（3）框架结构：“抗侧力刚度小、水平位移大”。风荷载和地震作用成为高层房屋设计中的决定因素。,剪力墙的概念,2. 剪力墙的作用对高层建筑应该从提高抗侧力刚度方面着手，其有效措施就是设置一些墙片剪力墙。,弯矩图,轴向力,剪力,剪力墙的概念,层数很多的框架，意味着房屋的高宽比很大，这时，水平荷载对框架的威胁很严重，不仅使到框架的弯矩很大，而且，柱子负担的轴向力和剪力也很大。从力的平衡关系看，因为房屋很高，水平荷载产生的倾覆力偶很大。在这种情况下，有效的解决办法就是设置一些墙片以代替框架。这墙
3、片在水平力作用下的工作犹如悬臂的深梁，抗弯惯性矩大，换言之，抗侧力刚度就大大提高；另外，从受剪力的效能看，墙的抗剪能力比框架强得多，这种墙为整个房屋提供很大的抗剪强度和刚度，所以称为“抗剪墙”或“剪力墙”。,剪力墙结构体系的类型,剪力墙结构体系的类型： （纯）剪力墙结构 框架-剪力墙结构 框支剪力墙结构 筒体结构（包括框筒结构）,剪力墙结构,1、概念 利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构。,2. 剪力墙结构的优缺点 优点:整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力(强度)要求也容易满足，房间内无梁柱外露。 缺点:剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满
4、足公共建筑的使用要求,结构自重往往也较大。,3、剪力墙结构的变形特征,自底层向上，位移增量 越来越大， 与悬臂梁的弯曲变形曲 线类似。故称“弯曲型”,3、框架结构与剪力墙结构变形特征比较,4. 剪力墙结构的适用范围 剪力墙结构房屋刚度比框架结构和框架-剪力墙结构好，适用的层数更高，一般来说，层数超过25层的房屋宜采用纯剪力墙结构。 最大高度：非抗震时150m，6度时140m，7度时120m，8度时100m，9度时60m。 H/B:非抗震时为6，6、7度时为6，8度时为5，9度时为4。 理论上可达100150米，但墙体太厚，不经济，以40层以下为宜。 高宽比一般不宜大于6。,框架-剪力墙结构,
5、概念：在框架体系的房屋中设置一些剪力墙来代替部分框架。 特点：（1）以框架结构为主，以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构。（2）剪力墙承担大部分的水平荷载，框架以负担竖向荷载为主。,框架剪力墙结构（例）,3. 受力变形特点,4、框架剪力墙的适用范围 一般常用于：1525层； 最大高度：非抗震时140m，6度时130m，7度时120m，8度时100m，9度时50m。 H/B:非抗震时为5，6、7度时为5，8度时为4，9度时为3。 地震区的五层以上的工业厂房； 由于剪力墙的存在，一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性，这种体系用于旅馆、公寓、住宅等建筑最为适宜。,剪力墙的形状和布置,1. 剪
6、力墙的形状开口：1型、L型、Z型、型、工型、T型封口： 型、 型、 型 2. 剪力墙布置总则（1）房屋平、立面体型要简单均匀，便于布置剪力墙，也可为房屋的整体刚度提供有力因素。（2）剪力墙应合理的尽量多地离开房屋中心，这样有利于房屋整体抗扭。,2. 剪力墙布置总则（3）剪力墙布置应尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷载的合力作用线接近或重合，以避免房屋载侧力作用下产生扭转。（4）剪力墙的刚度沿房屋高度不宜有突变。（5）应采取措施增加剪力墙承担的竖向荷载。若剪力墙承担的竖向荷载较小，在较大的水平荷载作用下，墙截面一般处于大偏心受压状态，钢筋用量较多。,3. 框剪体系的剪力墙布置（1）剪力墙间距要求
7、L不大于4B，B为房屋宽度。否则楼板自身平面内发生弯矩和剪切变形。（2）对于平面为长方形的建筑，可横向布置剪力墙；对于平面接近正方形的建筑，应双向布置剪力墙，并且尽可能把两个方向剪力墙组合在一起，剪力墙间尽量拉开距离。（3）任意形状平面的建筑，剪力墙应布置在平面形状或刚度变化处以及靠近房屋区段端部的位置。楼梯、电梯间等地方也应该布置剪力墙。（4）过多的剪力墙是不必要的，一般20水平荷载由框架承担。,纯剪力墙结构实例,某纯剪力墙高层结构标准层墙布置图,剪力墙的主要构造要求,作业,总结框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构各方面性能和特点的差异和应用实例（可通过查找网络图片列举并说明）。,剪力墙结构
8、（2）,内容,1. 筒体结构2. 框支剪力墙结构3. 各种结构体系的适用高度和高宽比4. 实例,筒体结构,基本概念：当建筑向上延伸达到一定高度时，平面上需要布置较多的墙体以形成较大刚度抵抗水平作用，可考虑将墙体练成一整体（筒体），达到更大的整体刚度。（1）面型的剪力墙单元转变成空间筒体单元；（2）具有很大刚度和承载力，能承受很大的竖 向荷载和水平作用。,筒体结构,1. 筒体的构成（1）剪力墙（2）密柱、深梁 2. 筒体结构的类型（1）框筒（2）筒中筒（3）束筒,1. 框筒体系（1）内筒形式将电梯井、楼体井、管道井、服务间等集中成为一个核心筒体。,（2） 外筒形式 （密柱深梁）有一个密柱深梁外筒
9、，竖向荷载主要由内部柱子承受，水平荷载主要由外筒抵抗，建筑物内部可不设剪力墙。,（3） 筒中筒形式薄壁内筒与密柱外框筒相结合内筒体：筒体与竖向通道结合外筒体；密柱外框筒，与建筑立面结合。,（4） 束筒形式两个以上框筒（或其它筒体）排列在一起成束状，称为束筒。,（5） 巨型框架体系利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨形梁相连，巨型梁每隔几层或十几层楼设置一道，截面一般为一层或几层高，筒体和巨型梁即形成巨型框架。,特点： 超越一般结构概念 1.一般结构的截面尺寸与层高相关； 2.巨型结构由两级结构组成：第一级：结构超越楼层划分， 形成跨越几个楼层的巨柱以及一层空间的巨梁；第二级：巨型框架或桁
10、架间为一般框架结构（小型柱、梁与楼板）。 3.施工速度快，巨型主框架施工后，各层可同时施工。,框支剪力墙结构,底层作商店或停车场而需要大空间的旅馆或住宅,缺点：房屋刚度突变,避免房屋刚度突变的措施：1.把框架层扩展到23层，层高逐渐变化，使刚度逐渐减弱而避免突变；2.在框架的最上面一层设置设备层，作为刚度的过渡层；3.尽可能把一部分剪力墙伸到底层以加强整个房屋的刚度。,结构转换层：水平结构，梁很大，一两个楼层高。作用：过渡，改变下方楼层柱的排列，或者过渡上下层剪力墙的不同位置，以此获得特别的楼层柱网创造大空间并将上部荷载传递到下面相对少而大的几根柱或几片墙上。,各种结构体系的适用高度和高宽比,
11、适用高度 新规程划分 A级高度常规的、一般的建筑 B级高度较高，因而设计有更严格要求建筑。 A级高度高层建筑，符合表1，目前数量最多，应用最广泛。 B级高度高层建筑，不宜超过表2的规定，并遵守更严格的计算和构造措施，并需经过专家审查复核。,表1 A级高度A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),表2 B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m),高层建筑的高宽比 是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。,表3 A级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比,表4 B级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比,实例,位于深圳市罗湖区中心，1984年建成。 主体为53层的塔式商业办公楼 高160米，平面为正方形 群房部分为5层 钢筋混凝土结构,1 深圳国际贸易中心大厦,结构类型：钢筋混凝土结构 结构体系：筒中筒（ 53层，高160米，商业办公楼） 平面布置：塔式，正方形（L/B=1），平面对称 外框筒 内4个实腹筒：井格式 电梯井、楼梯、管道井、 服务间、卫生间等,1 深圳国际贸易中心大厦,1 深圳国际贸易中心大厦,立面上： 主体和群房设缝或铰接 剪力墙厚和柱截面逐渐变化 使立面刚度变化均匀连续 柱墙延伸到地下室的底部 旋转餐厅由内筒支撑 H/B=160/34.6=4.626,塔楼基础为大孔径灌注桩 内筒沿主要筒壁布桩,1 深圳国际贸易中心大厦,
