框架―剪力墙结构相关知识

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1、框架一剪力墙结构相关知识在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，以满 足建筑物的抗侧要求，从而组成框架一剪力墙结构体系。在框架中局 部增加剪力墙可以在对建筑物的使用功能影响不大的情况下，使结构 的抗侧刚度和承载力都有明显提高，所以这种结构体系兼有框架和剪 力墙结构的优点，是一种适用性很广的结构形式。1. 变形特点在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线以剪切型为主，而 剪力墙的变形则以弯曲型为主。由于两者是受力性能不同的两种结 构，因而两者之间需要通过楼板的协同工作。由于楼板平面内刚度很 大（计算中假定为无限刚性），因此在同一楼板处必有相同的位移，这 就形成了框架一剪力墙结构特有的

2、变形曲线，呈反S形的弯剪型变形 曲线。框架下部位移增长迅速，上部增长较慢，剪力墙则与之相反。 在框架一剪力墙结构下部，侧移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙把 框架向左边拉，框架一剪力墙的侧移比框架单独侧移小，比剪力墙单 独侧移大；而上部，框架又可以对剪力墙提供支持，即框架把墙向左 边推，其侧移比框架单独侧移大，比剪力墙单独侧移小。最终框架- 剪力墙结构的侧移大大减小，且使框架和剪力墙中内力分布更趋合 理。2. 受力特点剪力墙的侧移刚度远大于框架，因此剪力墙分配到的剪力也将远 大于框架。由于上述变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分 布沿高度在不断调整。框架结构在水平力作用下，框架与剪力墙之间

3、 楼层剪力的分配比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度 而变化，与结构刚度特征值九直接相关。框剪结构中的框架底部剪力为零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而纯框架最大剪 力在底部。因此，当实际布置有剪力墙(如：楼梯间墙、电梯井道墙、 设备管道井墙等)的框架结构，必须按框架结构协同工作计算内力， 不应简单按纯框架分析，否则不能保证框架部分上部楼层构件的安全框架墙，剪力墙的区别剪力墙(shear wall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中 主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破 坏。剪力墙分平面剪力墙和筒体剪力墙。平面剪力墙用于钢筋混凝土 框架结构、升

4、板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及 抗倒塌能力，在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙。现浇 剪力墙与周边梁、柱同时浇筑，整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、 高耸结构和悬吊结构中 ，由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间 隔墙围成1，筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体，其刚度和强度较平面 剪力墙高可承受较大的水平荷载。墙根据受力特点可以分为承重墙和剪力墙，前者以承受竖向荷载 为主，如砌体墙；后者以承受水平荷载为主。在抗震设防区，水平荷 载主要由水平地震作用产生，因此剪力墙有时也称为抗震墙。剪力墙按结构材料可以分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙、型 钢混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。其中以钢

5、筋混凝土剪力墙最为常 用。框架结构其实是梁柱受力体系，墙不参与受力，所以所有框架 结构的墙都是填充隔墙，不受力，现在比较多的做法比如说混凝土空 心砌块，或者加气混凝土砌块，这些填充隔墙的容重很小；如果是剪 力墙结构的话，剪力墙是主要受力构件，厚度或许都比填充墙厚。就性能来说，各有各的用途。框架-剪力墙结构，称为框剪结构， 它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既 能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。 框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管 道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。2。框剪结构的变形是剪弯型。众所周

6、知，框架结构的变形是剪切型， 上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯 曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框剪结构， 由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍 的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。3。水平荷载主要由剪力墙来承受。从受力特点看，由于框剪结构中 的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一 般情况下，约 80%以上用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷 载作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比样均匀，各层梁柱的弯矩 比较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。砌体结构和框架结构和剪力墙结构的受

7、力特点分别是什么？（1 ）砖混结构：是由砖或承重砌块砌 筑的承重墙来承受楼层荷载。多用来建造低层或多层居住建筑。（2 ）框架结构：由梁和柱组成的主体骨架承重结构，受力通过 楼板梁柱传至地基。多用来建造中高层和高层建筑。（3 ）剪力墙结构：是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用力的 结构，也叫抗震墙结构。多用来建造中高层和高层建筑。框架剪力墙结构受力特点及使用范（一）框架剪力墙结构的受力特点及适用范围1框架剪力墙（或称框剪结构），广泛应用于高层办公和公共建筑， 也大量应用于高层旅馆建筑。框架剪力墙结构是由框架构成自由灵 活的使用空间，来满足不同建筑功能的要求；同时又有足够的剪力墙， 具有相当大的刚度

8、，从而使结构具有较强的抗震能力，大大减少了建 筑物的水平位移，避免填充墙在地震时严重破坏和倒塌。所以在有抗 震设计要求时，宜优先采用框剪结构代替框架结构。2框剪结构的受力特点（1）水平力通过楼板传递分配到剪力墙及框架。（2）水平力产生的剪力在底部主要由剪力墙承担，因剪力墙在水 平力作用时，底部变形小。但到顶部时，剪力主要由框架承担。即框 架在顶部时变形较小（图10-24）。（二）框剪结构中剪力墙的数量1剪力墙的多少直接影响抗震能力，震害调查发现墙数量增加 震害减少，日本福井和十胜冲地震中，钢筋混凝土墙每平方米楼面平 均剪力墙长度少于50mm时，震害严重，每平方米楼面平均剪力墙长 度多于150m

9、m时，破坏轻微，甚至无害。但是剪力墙过多，也会造 成不经济，因剪力墙增多，结构的刚度增大，周期缩短，地震作用加 大，内力增大材料用量增加，基础造价也相应提高。2合理的数量（1）按许可位移值决定按高层规程许可位移的限值来核算结 构必要刚度。一般装修标准的框剪结构顶点位移与全高之比；u/H 不宜大于1 / 700；较高装修时，u/H不宜超过1 / 850,或由层间 相对位移与层高之比Aumax/ H的限制值来控制。(2) 用结构自震周期和地震作用来校核一般较合理的基本自震周期为：n为结构层数3 .剪力墙的布置(1)剪力墙应沿各主要轴线方向布置，矩形，L形和槽形平面中，沿两个正交轴方向布置。 (2)

10、应纵横方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。(3) 剪力墙的布置原则是：均匀、分散、对称、周边。(4) 宜布置在：竖向荷载较大处、平面形状变化处、楼电梯间(5) 不宜在伸缩缝和防震缝两侧同时布置，纵向剪力墙不宜布置 在端部，宜布置在中部。(6) 剪力墙的长度不宜太长，总高度与长度之比宜大于2。单肢墙长度不宜大于8m，以免剪切破坏。(7) 剪力墙的最大间距(见表10T5)。注：B建筑物的宽度。 剪力墙之间的楼面有较大开洞时剪力墙的间距还应小一些。实际工 程中，剪力墙的间距一般在2. 5B及30m以内。这样的尺寸一般也 已可满足建筑功能的要求了。(8) 框剪结构体系中，在设剪力墙后，框架柱

11、应保留，柱作为剪 力墙的端部翼缘，可加强剪力墙的承载能力和稳定性，且剪力墙的 端部配筋可配置在柱截面内，使剪力墙可一直坚持工作到最后。对 比试验表明，取消框架柱后的剪力墙的极限承载力将下降30。(9) 位于楼层上的框架梁也应保留，虽然在内力分析时不考虑剪力墙上 的框架梁的受力，但梁作为剪力墙的横向加劲肋，也可提高剪力墙 的极限承载力。对比试验，无梁的剪力墙极限承载力要降低10。 当实在无法加梁时，也应设置暗梁，暗梁的高度与明梁相同，纵筋 与箍筋均与明梁相同。(10)剪力墙宜设在框架柱的轴线内，保持对中，不宜设在柱边 五、简体结构当高层建筑结构层数多，高度大时，由平面抗侧力结 构所构成的框架，剪

12、力墙和框剪结构已不能满足建筑和结构的要求 而开始采用具有空间受力性能的筒体结构。筒体结构的基本特征是 水平力主要是由一个或多个空间受力的竖向筒体承受。简体可以由 剪力墙组成，也可以由密柱框筒构成。(一)简体结构的类型有1筒中筒结构由中央剪力墙内筒和周边外框筒组成；框筒由密柱(柱距3m)、高梁组成图10-26(a)；2简体框架结构图10-26，亦称框架核心筒结构，由中 央剪力墙核心筒和周边外框架组成；3. 框筒结构图10-26(c)；4. 多重筒结构图10-26(d)；5. 成束筒结构图10-26(e)；6. 多筒体结构图10-26(f)。(二)筒体结构的受力性能和工作特点1简体是空间整截面工作

13、的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁 框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架(称为腹 板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（称为翼缘框架）也共 同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲 和扭转。2框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。 理想简体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼 缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹框架柱的轴力是曲线 分布的，翼缘框架柱的轴力也是而均匀分布；靠近角柱的柱子轴力 大，远离角柱的柱子的轴力小。这种应力分布不再保持直线规律的 现象称为剪力滞后。由于存在这种剪力滞后现象，所以简体结构不 能简单按平面假定进行

14、内力计算。 3在简体结构中，剪力墙筒的 截面面积较大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小； 而由水平力产生的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成 的总体弯矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。由于这种整 体受力的特点，使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且 比较经济。 4当外围柱子间距较大时，则外围柱子形不成框筒， 中央剪力墙内筒往往将承受大部分外力产生的剪力和弯矩，外柱只 能作为等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在内筒与外柱之 间的分配，类似框剪结构。 5成束筒由若干个筒体并联在一起， 共同承受水平力，也可以看成是框筒中间加了一框架隔板。其截面 应力分布大体上与整

15、截面简体相似，但出现多波形的剪力滞后现象， 这样，它比同样平面的单个框筒受力要均匀一些。 （三）筒体结构布 置 1以方形圆形平面为好。 2可用对称形的三角形或人字形。3.外框筒柱的柱距以不大于3. 0m为好。4,矩形平面时，长宽比 不宜大于15。 5四角的柱子宜适当加大，一般截面加大2-3倍。 可做成L形，八字形。6,筒体结构只有在细高的情况下才能近似 于竖向悬臂箱形断面梁，发挥其空间整体作用，一般情况下H/B宜 大于4。 7由于框筒是空间整体受力，主要内力沿框架平面内分 布，所以，框筒宜采用扁宽矩形柱，柱的边长位于框架平面内。也 可采用一字形柱。一般不宜采用圆形柱和方形柱，因为加大框筒柱 壁

16、厚对受力和刚度的增大效果远不如加大柱宽有效。 8裙梁的截 面，宜采用窄而高的梁。梁高一般为0.61. 5m，宽度取同墙厚, 一般不于250mm。梁高hb可取hb$(1/ 31 / 4)lx。式中l柱 距；h层高。注：三角形平面的L、B均取实际切角后的边长。9. 内筒的尺寸一般应争取内筒边长为外筒边长的1 / 3为好。10. 可以在框筒顶部设置1-2层高的刚性环梁来提高整个框筒的空 间整体性。六、钢筋混凝土结构关于伸缩缝、沉降缝、防震缝的要 求 (一)伸缩缝1.为防止由于温差和混凝土干缩引起钢筋混凝土的 开裂，应在结构中设置伸缩缝，钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距 宜符合表10T9的规定。注：装配整体式结构房屋的伸缩缝间距 宜按表中现浇式的数值取用；框架-剪力墙结构或