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1、高层建筑结构设计,剪力墙结构分析与设计 (shearwall structure),主要内容： 剪力墙结构的概念和力学机理 剪力墙结构的特点 优点和缺点（建筑和结构两方面） 剪力墙结构的分类 剪力墙结构受力特点 剪力墙结构的形状 剪力墙结构布置原则 两种特殊的剪力墙结构（框支剪力墙和短肢剪力墙） 工程实例,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,剪力墙结构分析与设计,剪力墙的概念,剪力墙（shearwall）又称抗风墙、结构墙。其实就是现浇钢筋混凝土墙，主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。 这样的水平荷载对墙、柱产生一种水平剪切力，剪力墙结构由纵横方向的墙体组成抗侧向力体系，防止结
2、构剪切破坏。 它的刚度很大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱楞角，便于室内布置，方便使用。,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,1.剪力墙结构的概念和力学机理,传统框架结构水平荷载与竖向荷载弯矩差别很大：,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,1.剪力墙结构的概念和力学机理,传统框架结构水平荷载与竖向荷载弯矩差别很大： 竖向荷载：框架的层数增加，变形或弯矩没有显著变化,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,1.剪力墙结构的概念和力学机理,传统框架结构水平荷载与竖向荷载弯矩差别很大： 水平荷载：抗侧力刚度小，水平位移大,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,2.剪力墙结构的特点
3、 优点和缺点（建筑和结构两方面）,优点： 房屋中没有梁柱，比较美观 结构刚度大、顶部和层间位移均较小 空间整体性好，抗震能力强 较框架结构施工快，适用高度大于框架结构 用钢量少，较经济,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,2.剪力墙结构的特点 优点和缺点（建筑和结构两方面）,缺点： 墙体较多，开间小：受楼板跨度限制（一般为3-8m),剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。 刚度过大，重量大。导致地震作用大,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,3.剪力墙结构的分类,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,剪力墙的受力特性与变形状态取决于墙上的开洞情况： 墙体是否存在 洞口的大小
4、 形状与位置的差异（影响受力性能）,3.剪力墙结构的分类,整体墙 无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口。 洞口面积不超过墙体面积的16%。 洞口至墙边净距洞孔长边尺寸时，可忽略对墙体影响 受力特点： 可视为上端自由，下端固定的竖向悬臂构件,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,3.剪力墙结构的分类,整体小开口墙 洞口面积超过墙体面积的16%。 洞口至墙边净距洞孔长边尺寸时，可忽略对墙体影响 受力特点: 水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢已出现局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和局部弯曲两者叠加组成，截面变形仍然接近于整截面墙。,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,混凝土剪
5、力墙,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,3.剪力墙结构的分类,联肢剪力墙 剪力墙沿竖向开一列或多列较大洞口。 由于洞口较大，剪力墙整体性已破坏。 剪力墙由连梁和联肢组成，也称双肢墙 受力特点： 连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩较大，整个截面正应力已不再呈直线分布,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,连梁,联肢剪力墙,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,3.剪力墙结构的分类,壁式框架 剪力墙洞口尺寸较大 墙肢宽度较小（刚度弱），连梁刚度强，受力性能已接近于框架。 受力特点： 与框架结构相类似,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,（西安建筑科技大学结构试验室）建筑
6、原型：总高18.9米，共七层，层高2.7米。CL复合剪力墙为一侧30混凝土，一侧90混凝土。 清华大学国家重点结构试验室对CL复合混凝土剪力墙与普通混凝土剪力墙进行极限破坏实验，其结果：前者比后者承载力提高40%,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,4.剪力墙结构受力特点,水平荷载对建筑物的下受力状态 水平荷载下，剪力墙如同一个悬臂梁。 同时承受竖向和水平荷载导致剪力墙中同时存在压力、剪力和弯矩。 由于高度大，剪力大，计算公式与梁不同,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,4.剪力墙结构受力特点,剪力墙结构体系的工作状态 剪力墙结构体系现状： 平面内承载力和刚度很大， 平面外承载力和
7、刚度很小。 处理平面外变形方法： 加强剪力墙平面外抗弯刚度和承载力 增加垂直方向剪力墙、扶壁柱、暗柱、插入型钢,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,5.剪力墙结构的形状,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,常用的剪力墙基本形状有： 开口的1形、L形、Z形、I形、T形 封闭的形、形、形,6. 剪力墙结构布置原则,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,7. 两种特殊的剪力墙结构（框支剪力墙和短肢剪力墙）,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,框肢剪力墙 （底部大空间剪力墙结构） 适用建筑： 多功能公共建筑 要求下部作商场的公寓住宅建筑
8、受力特点： 上部剪力墙，下部柱支撑，扩大底部使用空间 抗侧力刚度： 框架-剪力墙框肢剪力墙全剪墙体；,框肢剪力墙 （底部大空间剪力墙结构）,我国规范和规程明确规定： 不允许设计全部为框肢剪力墙的“鸡腿结构”，必须与落地剪力墙结合形成底部大空间结构。 我国抗震规范规定，框肢剪力墙应遵循以下布置原则： 底部大空间部分，层数规定：8度3层，7度5层，6度层数可适当增加。 框肢层楼板不应错层布置； 落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚； 落地剪力墙和筒体的开洞宜布置在墙体的中部； 长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距l适宜符合以下规定： 非抗震设计： l3B且l36m; 其中B-楼盖宽度 抗震设计：底部为1-2
9、层框支层时， l2B且l24m; 底部为3层及3层以上框支层， l1.5B且l20m,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,框肢剪力墙工程实例 -中国大饭店,接待过几十位国家元首和政府首脑。每年接待高级政务、商务客人上百次，承办的大型会议等国际商务活动数百场，有“第二国宾馆”之称 ，总面积5146平方米 。,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,框肢剪力墙工程实例 -中国大饭店,2003年8月19日，中国大饭店斥资三千万美金翻新装修工程完成，重张开业。重新改造的716间套客房的室内装潢具有现代感极强的亚洲艺术风格。,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,框肢剪力墙工程实例 -中国大
10、饭店,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,2-3层空间功能分布-餐厅及酒吧,7. 两种特殊的剪力墙结构（框支剪力墙和短肢剪力墙）,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,短肢剪力墙 长度 = 5-8倍厚度的剪力墙结构 常用型状：“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型 受力特点： 优点：分担的内力少，即使破坏，也不影响结构的抗侧力能力，不会使楼板垮塌。 缺点：一旦剪力墙井筒出现问题，很弱的短肢剪力墙没有足够延性和承载力； 短肢剪力墙抵抗竖向荷载能力弱，一旦失效，有可能威胁到承受竖向荷载的楼板，即“连续倒塌”。,7. 两种特殊的剪力墙结构（框支剪力墙和短肢剪力墙）,
11、8. 工程实例,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,8. 工程实例,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,8. 工程实例,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,浇筑剪力墙用的钢模板,8. 工程实例,高层建筑结构设计- 剪力墙结构分析与设计,剪力墙-浇注混凝土之前,8. 剪力墙结构工程实例-广州白云宾馆,1973年，在周恩来总理的关怀下，占地21000平方米、楼高34层（包括地下室和上下管道夹层）、投资2640多万元 1973年 32层外宾宾馆动工兴建。全国著名的工程院士莫伯治任总设计师，市设计院执行具体设计工作。,8. 剪力墙结构工程实例-广州白云宾馆,1977年 建筑学报刊登白云宾馆的建筑设计方案，至此，白云宾馆的设计创意成为建筑学的典型案例。 白云宾馆由我国著名工程院士莫伯治设计，突破当时盛行的前苏联“三段式”古典建筑风格，利用原有的3棵古榕树，通过瀑布、水池、石景等景观形成开放式空间，达到了现代建筑艺术与自然景观的完美结合。,
