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1、西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计第第 7 章章 框架框架-剪力墙结构设计剪力墙结构设计 教材作者：史庆轩等教材作者：史庆轩等课件制作：黄课件制作：黄 炜炜课件审查：课件审查：课时安排：课时安排：高层建筑结构的设计高层建筑结构的设计 标标 题题西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计主要内容：主要内容：主要内容：主要内容： 主要内容主要内容7.1 结构布置结构布置（了
2、解）（了解）7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 7.3 框架框架-剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 7.4 框架框架-剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析7.5 框架框架-剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例（了解）（了解）重重重重 点、难点：点、难点：点、难点：点、难点：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.1 7.1 结构布置结构布置7.1 结构布置结构布置 1）总体平面布置、竖向布置及变形缝设置等，见第）总体平面
3、布置、竖向布置及变形缝设置等，见第 2.2 节所述；节所述； 2）具体布置除应符合下述的规定外，其框架和剪力墙的布置尚应分别符合框架结构和剪力）具体布置除应符合下述的规定外，其框架和剪力墙的布置尚应分别符合框架结构和剪力 墙结构的有关规定。墙结构的有关规定。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.1 7.1 结构布置结构布置7.1.1 基本要求基本要求1、双向抗侧力体系、双向抗侧力体系 1）在框架）在框架-剪力墙结构中，框架与剪力墙协同工作共同抵抗水平荷载，其中剪力墙结构中，框
4、架与剪力墙协同工作共同抵抗水平荷载，其中剪力墙是结构的剪力墙是结构的主要抗侧力构件。主要抗侧力构件。 2）为了使框架）为了使框架-剪力墙结构在两个主轴方向均具有必需的水平承载力和侧向刚度，剪力墙结构在两个主轴方向均具有必需的水平承载力和侧向刚度，应在两个应在两个主轴方向均匀布置剪力墙，形成双向抗侧力体系。主轴方向均匀布置剪力墙，形成双向抗侧力体系。 3）如果仅在一个主轴方向布置剪力墙，将造成两个主轴方向结构的水平承载力和侧向刚度）如果仅在一个主轴方向布置剪力墙，将造成两个主轴方向结构的水平承载力和侧向刚度相差悬殊，相差悬殊，可能使结构整体扭转，对结构抗震不利。可能使结构整体扭转，对结构抗震不利
5、。2、节点刚性连接与构件对中布置、节点刚性连接与构件对中布置 1）在框架）在框架-剪力墙结构中，为了保证结构的整体刚度和几何不变性，同时为提高结构在大震剪力墙结构中，为了保证结构的整体刚度和几何不变性，同时为提高结构在大震作用下的稳定性而增加其赘余约束，作用下的稳定性而增加其赘余约束，主体结构构件间的连接（节点）应采用刚接。主体结构构件间的连接（节点）应采用刚接。 2）梁与柱或柱与剪力墙的中心线宜重合，梁与柱或柱与剪力墙的中心线宜重合，以使内力传递和分布合理，且保证节点核心区的完以使内力传递和分布合理，且保证节点核心区的完 整性。整性。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第
6、7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.1 7.1 结构布置结构布置7.1.2 框架框架-剪力墙结构中剪力墙的布置剪力墙结构中剪力墙的布置（了解）（了解）1、剪力墙的数量、剪力墙的数量 1）在框架）在框架-剪力墙结构中，剪力墙结构中，结构的侧向刚度主要由同方向各片剪力墙截面弯曲刚度的总和结构的侧向刚度主要由同方向各片剪力墙截面弯曲刚度的总和EcIw控制控制，结构的水平位移随，结构的水平位移随 EcIw 增大而减小。增大而减小。 3）一般以满足结构的水平位移限值作为设置剪力墙数量的依据较为合适一般以满足结构的水平位移限值作为设置剪力墙
7、数量的依据较为合适。 2）剪力墙数量也不宜过多，否则地震作用相应增加，还会使绝大部分水平地震力被剪力墙剪力墙数量也不宜过多，否则地震作用相应增加，还会使绝大部分水平地震力被剪力墙吸收，吸收，框架的作用不能充分发挥，既不合理也不经济。框架的作用不能充分发挥，既不合理也不经济。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.1 7.1 结构布置结构布置2、剪力墙的布置、剪力墙的布置（参考课本）（参考课本） (1) 剪力墙宜均匀布置在建筑物的剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间
8、、平面形状变化或恒载较大周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化或恒载较大的的部位，部位，剪力墙的间距不宜过大；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剪力墙的间距不宜过大；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。 (2) 纵、横向剪力墙宜组成纵、横向剪力墙宜组成 L 形、形、T 形和匚形等形式形和匚形等形式，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘；墙）的翼缘；楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置，楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置，以增强其空间刚度和整体以增强其空间刚度和整体性。性。 (3) 剪力墙布置不
9、宜过分集中，剪力墙布置不宜过分集中，单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的40%，以，以 免结构的刚度中心与房屋的质量中心偏离过大、墙截面配筋过多以及不合理的基础设计。免结构的刚度中心与房屋的质量中心偏离过大、墙截面配筋过多以及不合理的基础设计。当剪力墙墙肢截面高度过大时，可用当剪力墙墙肢截面高度过大时，可用门窗洞口或施工洞形成联肢墙门窗洞口或施工洞形成联肢墙。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.1 7.1
10、结构布置结构布置 （5）保证框架与剪力墙协同工作，其剪力墙的布置宜符合下列要求：）保证框架与剪力墙协同工作，其剪力墙的布置宜符合下列要求：1) 横向剪力墙沿房屋长方横向剪力墙沿房屋长方 向的间距宜满足表向的间距宜满足表 7.1.1 的要求的要求，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应适当，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应适当减小；减小；2) 纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端。纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端。 （4）剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上、下对齐。剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上、下对齐。抗
11、震设抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近主轴方向的侧向刚度接近。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.1 7.1 结构布置结构布置7.1.4 梁、柱截面尺寸及剪力墙数量的初步拟定梁、柱截面尺寸及剪力墙数量的初步拟定1、梁、柱截面尺寸、梁、柱截面尺寸 框架梁截面尺寸一般根据工程经验确定，框架柱截面尺寸可根据轴压比要求确定，详见框架框架梁截面尺寸一般根据工程经验确定，框架柱截面尺寸可根据轴压比要求确定，详见框架结构部分结构部分5.2
12、.1。2、剪力墙数量、剪力墙数量 在初步设计阶段，可根据房屋底层全部剪力墙截面面积在初步设计阶段，可根据房屋底层全部剪力墙截面面积 Aw 和全部柱截面面积和全部柱截面面积 Ac 之和与楼面之和与楼面面积面积 Af 的比值，或者采用全部剪力墙截面面积的比值，或者采用全部剪力墙截面面积Aw与楼面面积与楼面面积Af 的比值，来粗估剪力墙的数量。的比值，来粗估剪力墙的数量。7.1.3 板柱板柱-剪力墙结构的布置（略）剪力墙结构的布置（略）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.
13、2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 7.2.1 框架与剪力墙的协同工作框架与剪力墙的协同工作1、定义：、定义： 框架框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系。在水平荷载作用下，平面内刚度很大的。在水平荷载作用下，平面内刚度很大的楼盖将二者连接在一起组成框架楼盖将二者连接在一起组成框架-剪力墙结构时，剪力墙结构时，二者之间存在协同工作问题。二者之间存在协同工作问题。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设
14、计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 2、特点：、特点： 1）在水平荷载作用下，）在水平荷载作用下，单独剪力墙的变形曲线以弯曲变形为主单独剪力墙的变形曲线以弯曲变形为主；单独框架的变形曲线以整体单独框架的变形曲线以整体剪切变形为主。剪切变形为主。 2）在框架）在框架-剪力墙结构中，剪力墙结构中，其变形曲线介于弯曲型与整体剪切型之间。其变形曲线介于弯曲型与整体剪切型之间。在结构下部，剪力墙在结构下部，剪力墙的位移比框架小，墙将框架向左拉，框架将墙向右拉；在结构上部，剪力墙的位移比框架大，框的位移比框架小，墙将框架向左拉，框架将墙向右拉；在结构上部，剪力墙的位移比
15、框架大，框架将墙向左推，墙将框架向右推。架将墙向左推，墙将框架向右推。 3）二者之间存在协同工作使二者之间存在协同工作使框架框架- 剪力墙结构的侧移大大减小，内力分布更趋合理。剪力墙结构的侧移大大减小，内力分布更趋合理。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 7.2.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图1、基本假定：、基本假定： 1）楼板在自身平面内的刚度为无限大。楼板在自身平面内的刚度为无限大。这保证了楼板将整个结构单元内
16、的所有框架和剪力这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架和剪力墙连为整体，不产生相对变形。墙连为整体，不产生相对变形。 2）房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载（风荷载或水平地震作用）的合力作用点重房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载（风荷载或水平地震作用）的合力作用点重合，合， 在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。注：注： 1）在这两个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架和剪力墙的水平位移相等。）在这两个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架和剪力墙的水平位移相等。 2）可将结构单元内所有剪力墙综合在一起，形成一榀假想的）可将结构单元内
17、所有剪力墙综合在一起，形成一榀假想的总剪力墙总剪力墙，总剪力墙的弯曲刚，总剪力墙的弯曲刚度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；把结构单元内所有框架综合起来，形成一榀假想的度等于各榀剪力墙弯曲刚度之和；把结构单元内所有框架综合起来，形成一榀假想的总框架总框架，总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和。总框架的剪切刚度等于各榀框架剪切刚度之和。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 2、计算模型、计算模型1）分类：）分类： 按照剪力墙之间和
18、剪力墙与框架之间有无连梁，或者是否考虑这些连梁对剪力墙转动的结按照剪力墙之间和剪力墙与框架之间有无连梁，或者是否考虑这些连梁对剪力墙转动的结束作用，将框架束作用，将框架-剪力墙结构分为：剪力墙结构分为：框架框架-剪力墙铰结体系、框架剪力墙铰结体系、框架-剪力墙刚结体系。剪力墙刚结体系。2）特点：）特点：（1）框架）框架-剪力墙铰结体系剪力墙铰结体系 对于图对于图 7.2.3(a)所示结构单元平面，如沿房屋横向的所示结构单元平面，如沿房屋横向的 3 榀剪力墙均为双肢墙，因连梁的转榀剪力墙均为双肢墙，因连梁的转动约束作用已考虑在双肢墙的刚度内，动约束作用已考虑在双肢墙的刚度内，则总框架与总剪力墙之
19、间可按铰结考虑。连杆是刚性的则总框架与总剪力墙之间可按铰结考虑。连杆是刚性的（即（即EA），反映了刚性楼板的假定，），反映了刚性楼板的假定，保证总框架与总剪力墙在同一楼层标高处的水平位移保证总框架与总剪力墙在同一楼层标高处的水平位移相等。相等。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 （2）框架）框架-剪力墙刚结体系剪力墙刚结体系 框架框架-剪力墙刚结体系。对于图剪力墙刚结体系。对于图 7.2.4(a)所示结构单元平面，沿房屋横向
20、有所示结构单元平面，沿房屋横向有 3 片剪力墙，剪片剪力墙，剪力墙与框架之间有连梁连结，力墙与框架之间有连梁连结，当考虑连梁的转动约束作用时，连梁两端可按刚结考虑，当考虑连梁的转动约束作用时，连梁两端可按刚结考虑，其横向其横向计算简图如图计算简图如图7.2.4(b)所示。总连梁代表所示。总连梁代表轴线轴线 3 列连梁的综合。列连梁的综合。 注：注：1）对于图）对于图 7.2.3( a)和图和图 7.2.4(a)所示的结构布置情况，当考虑连梁的转动约束作用时，其纵向计所示的结构布置情况，当考虑连梁的转动约束作用时，其纵向计 算简图算简图均可按刚结体系考虑。均可按刚结体系考虑。2）框架）框架-剪力
21、墙结构的下端为固定端，一般取至基础顶面；当设置地下室，且地下室的楼层侧向剪力墙结构的下端为固定端，一般取至基础顶面；当设置地下室，且地下室的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2 倍时，可将地下室的顶板作为上部结构嵌固部位。倍时，可将地下室的顶板作为上部结构嵌固部位。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 刚结体系刚结体系当连梁的刚度较大时当连梁的刚度较大时铰结体系铰结体系当连梁
22、的刚度较小；当连梁的刚度较小；或连梁的转动约束作或连梁的转动约束作用已考虑在双肢墙的用已考虑在双肢墙的刚度内时刚度内时综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙铰接连杆铰接连杆综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙刚性连杆刚性连杆西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 1、总框架的剪切刚度、总框架的剪切刚度1）定义：）定义：框架柱的侧向刚度、总框架的剪切刚度框架柱的侧向刚度、总框架的剪切刚度 框架柱的侧向刚度框架柱的侧向刚度D ：使框架
23、柱两端产生单位相对侧移所需施加的水平剪力（图使框架柱两端产生单位相对侧移所需施加的水平剪力（图 7.2.5(a)）；）； 总框架的剪切刚度总框架的剪切刚度Cf：使总框架在楼层间产生单位剪切变形（使总框架在楼层间产生单位剪切变形（ =1）所需施加的水平剪力）所需施加的水平剪力（图（图 7.2.5(b)）。）。2）总框架的剪切刚度）总框架的剪切刚度7.2.3 基本计算参数基本计算参数 框架框架-剪力墙结构分析时，需确定剪力墙结构分析时，需确定总剪力墙的弯曲刚度总剪力墙的弯曲刚度、总框架的剪切刚度总框架的剪切刚度和和总连梁的等效总连梁的等效剪切刚度。剪切刚度。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大
24、 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 3）考虑柱轴向变形时框架的剪切刚度）考虑柱轴向变形时框架的剪切刚度西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 2、连梁的约束刚度、连梁的约束刚度 框架框架-剪力墙刚结体系的连梁进入墙的部分刚度很大，剪力墙刚结体系的连梁进入墙的部分刚度很大，因此连梁应作为带刚域的梁进行
25、分析因此连梁应作为带刚域的梁进行分析。剪力墙剪力墙 间的连梁是两端带刚域的梁间的连梁是两端带刚域的梁图图 7.2.6(a)，剪力墙与框架间的连梁是一端带刚域的梁剪力墙与框架间的连梁是一端带刚域的梁图图 7.2.6(b)。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 1） 两端带刚域的连梁两端带刚域的连梁 2） 一端带刚域的连梁一端带刚域的连梁 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架-
26、 -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 3）连梁的线约束刚度）连梁的线约束刚度注：注：A、当第、当第i 层的同一层内有层的同一层内有 s 根刚结连梁时，总连梁的线约束刚度为根刚结连梁时，总连梁的线约束刚度为 B、当各层总连梁的、当各层总连梁的Cbi不同时，可近似地以各层的不同时，可近似地以各层的Cbi按高度取加权平均值按高度取加权平均值 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.2 7.2 基本假定与计算
27、简图基本假定与计算简图 3、剪力墙的弯曲刚度、剪力墙的弯曲刚度 总剪力墙的等效刚度为结构单元内总剪力墙的等效刚度为结构单元内同一方向同一方向(横向或纵向横向或纵向)所有剪力墙等效刚度之和所有剪力墙等效刚度之和，即，即西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 7.3 框架框架-剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 问题：问题：连续栅片法的基本思路连续栅片法的基本思路？ 连续栅片法是沿结构的竖向采用连续化
28、假定，即把连杆作为连续栅片。这个假定使总连续栅片法是沿结构的竖向采用连续化假定，即把连杆作为连续栅片。这个假定使总剪剪力墙与总框架不仅在每一楼层标高处具有相同的侧移，而且沿整个高度都有相同的侧移，从力墙与总框架不仅在每一楼层标高处具有相同的侧移，而且沿整个高度都有相同的侧移，从而使计算简化到能用四阶微分方程来求解。而使计算简化到能用四阶微分方程来求解。连续栅片法连续栅片法 微分方程的求解微分方程的求解 求解四阶常系数非齐次线性微分方程 计算模型的简化计算模型的简化 基本假定 求解超静定结构求解超静定结构 一个未知力的超静定结构 微分方程的建立微分方程的建立 求解内力求解内力 微分关系求解内力西
29、西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 将将集中荷载在层集中荷载在层高内连续化：高内连续化：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 7.3.1 基本方程及其一般解基本方程及其一般解1、基本方程：、基本方程：西西 安安 建建
30、 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 见见 7.2.4西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 注：注： 是一个与框架和剪力墙的刚度比有关的参数是一个与框架和剪力墙的刚度比有关的参数，对框架对框架剪力墙结构的受力和变形特征有重剪力墙结构
31、的受力和变形特征有重 大影响大影响。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 2、求解、求解 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 7.3.2 水平均布荷载作用下内力及侧移计算水平均布荷载作用下内力及侧移计算1、通解：
32、、通解：2、约束条件：、约束条件：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 3、表达式：、表达式：西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.3 7.3 框架框架- -剪力墙铰结体系结构分析剪力墙铰结体系结构分析 7.3.3 倒三角形分布水平荷载作用下内力及侧移计算（推导如前，略）倒三角形分布水平
33、荷载作用下内力及侧移计算（推导如前，略）7.3.4 顶点集中水平荷载作用下内力及侧移计算（推导如前，略）顶点集中水平荷载作用下内力及侧移计算（推导如前，略）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 7.4 框架框架-剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析问题：问题：框架框架-剪力墙刚结体系与铰接体系有何异同？剪力墙刚结体系与铰接体系有何异同？铰接连杆铰接连杆刚性连杆刚性连杆总总框框架架总总剪剪力力墙墙总
34、总框框架架总总剪剪力力墙墙 相同之处相同之处总剪力墙与总框架通过连杆传递之间的相互作用力。总剪力墙与总框架通过连杆传递之间的相互作用力。 不同之处不同之处刚接体系中连杆对总剪力墙的弯曲有一定的约束作用。刚接体系中连杆对总剪力墙的弯曲有一定的约束作用。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 微分方程的求解微分方程的求解 求解四阶常系数非齐次线性微分方程 计算模型的简化计算模型的简化 基本假定 求解超静定结构求
35、解超静定结构 二个未知力的超静定结构 求解内力求解内力 微分关系求解内力问题：问题：框架框架-剪力墙刚结体系求解的基本思路剪力墙刚结体系求解的基本思路？ 微分方程的建立微分方程的建立西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 7.4.1 基本微分关系基本微分关系1）把框架）把框架-剪力墙结构沿连梁的剪力墙结构沿连梁的反弯点切开反弯点切开；（注意；（注意反弯点位置反弯点位置）2）连梁的轴力体现了总框架与总剪力墙之
36、间相互作用的水平力）连梁的轴力体现了总框架与总剪力墙之间相互作用的水平力 qf(z) ；3）把总连梁沿高度连续化后，连梁剪力就化为沿高度连续分布的剪力）把总连梁沿高度连续化后，连梁剪力就化为沿高度连续分布的剪力v(z) ；总总框框架架总总剪剪力力墙墙基本假定基本假定西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 4）将分布剪力向剪力墙轴线简化，则剪力墙将产生分布）将分布剪力向剪力墙轴线简化，则剪力墙将产生分布轴力轴
37、力 v( z) 和线约束弯矩和线约束弯矩 m( z) 。对总剪力墙截对总剪力墙截面形心取矩面形心取矩总总剪剪力力墙墙西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 1、平衡条件、平衡条件求求西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析
38、 2、总剪力墙内力与位移的微分关系、总剪力墙内力与位移的微分关系西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 3、总连梁内力与位移的微分关系、总连梁内力与位移的微分关系 西西 安安 建建
39、 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 4、总框架内力与位移的微分关系、总框架内力与位移的微分关系 总框架剪力总框架剪力V f 与楼层间的剪切角与楼层间的剪切角 的关系如式（的关系如式（7.2.3）所示。）所示。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚
40、结体系结构分析 7.4.2 基本方程及其解基本方程及其解1、基本方程、基本方程注：注：1）式（）式（7.4.8）即为框架）即为框架-剪力墙刚结体系的微分方程，与式（剪力墙刚结体系的微分方程，与式（7.3.2）形式上完全相同。）形式上完全相同。 2）与铰结体系的刚度特征值（式）与铰结体系的刚度特征值（式7.3.3）相比，）相比，上式仅在根号内分子项多了一项上式仅在根号内分子项多了一项C b ， 当当C b 0 时，上式就转化为式（时，上式就转化为式（7.3.3），），C b 反映了连梁对剪力墙的约束作用。反映了连梁对剪力墙的约束作用。 将将 带入带入7.4.1 中，得：中，得：西西 安安 建建
41、筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 7.4.2 基本方程及其解基本方程及其解2、求解、求解西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 3、刚结与铰结体系比较、刚结与铰结体系比较注：二者的不同之处主要体现在连梁对剪力墙的约束作用。注：二者的
42、不同之处主要体现在连梁对剪力墙的约束作用。 7.4.3 总框架剪力总框架剪力 V f 和总连梁线约束弯矩和总连梁线约束弯矩 m 的另一种算法（略）的另一种算法（略）西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 7.4.4 框架框架-剪力墙结构的受力和侧移特征剪力墙结构的受力和侧移特征1、结构侧向位移特征、结构侧向位移特征西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架-
43、-剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 2、荷载与剪力的分布特征、荷载与剪力的分布特征注：注：框架承受的荷载在上部为正，下部为负。框架承受的荷载在上部为正，下部为负。这这是因为剪力墙和框架单独承受水平荷载时，二者是因为剪力墙和框架单独承受水平荷载时，二者的变形曲线不同。的变形曲线不同。 当二者协同工作时，变形形式必须一致，因当二者协同工作时，变形形式必须一致，因此二者间必然产生上述荷载形式。此二者间必然产生上述荷载形式。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架
44、框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 注：注：基底处框架不承担剪力，全部剪力由剪力墙承担。基底处框架不承担剪力，全部剪力由剪力墙承担。 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架- -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 注：注：1 1）随）随值增大，框架最大剪力位置值增大，框架最大剪力位置0 0 向结构底部移动。向结构底部移动。 通常在通
45、常在 1.01.03.0 3.0 范围内变化，范围内变化，因此框架最大剪力的位置大致处于结构中部附近，而不在结构底部，这与纯框架结构不同。因此框架最大剪力的位置大致处于结构中部附近，而不在结构底部，这与纯框架结构不同。 2 2）与纯框架结构相比，框架）与纯框架结构相比，框架- -剪力墙结构中剪力墙结构中V V f f 沿高度分布相对比较均匀，这对框架底部受沿高度分布相对比较均匀，这对框架底部受力比较有利。力比较有利。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.4 7.4 框架框架-
46、 -剪力墙刚结体系结构分析剪力墙刚结体系结构分析 3、连梁刚结对侧移和内力的影响、连梁刚结对侧移和内力的影响 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.5 7.5 框架框架- -剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例 7.5 框架框架-剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例 7.5.1 内力计算步骤内力计算步骤、总框架、总连梁及总剪力墙内力、总框架、总连梁及总剪力墙内力西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7
47、7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.5 7.5 框架框架- -剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例 、构件内力、构件内力1） 框架梁柱内力框架梁柱内力 根据各层框架的总剪力根据各层框架的总剪力Vf（经过调整后）（经过调整后），可用，可用 D 值法计算梁柱内力，计算公式及步骤见值法计算梁柱内力，计算公式及步骤见 5.4.2 小节。小节。问题：问题：框架框架-剪力结体中各层框架的总剪力剪力结体中各层框架的总剪力Vf 为什么调整、又如何调整为什么调整、又如何调整 ？（1）框架与剪力墙的变形不能完全协调，故框架实
48、际承受的剪力比计算值大；）框架与剪力墙的变形不能完全协调，故框架实际承受的剪力比计算值大；（2）在地震作用过程中，剪力墙开裂后框架承担的剪力比例将增加，剪力墙屈服后，框）在地震作用过程中，剪力墙开裂后框架承担的剪力比例将增加，剪力墙屈服后，框架将承担更大的剪力。架将承担更大的剪力。调整方法：调整方法：可按计算值，不作调整；可按计算值，不作调整；可取可取与与两者中的较小值。两者中的较小值。西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.5 7.5 框架框架- -剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例 2） 连梁内力连梁内力 西西 安安 建建 筑筑 科科 技技 大大 学学第第第第 7 7 章章章章 框架框架框架框架- -剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7.5 7.5 框架框架- -剪力墙结构内力计算步骤及计算实例剪力墙结构内力计算步骤及计算实例 3）各片剪力墙内力）各片剪力墙内力注：当框架注：当框架-剪力墙结构按铰结体系分析时，可令式（剪力墙结构按铰结体系分析时，可令式（7.5.7）中的线约束弯矩）中的线约束弯矩 m 等等 于零，即可于零，即可 得相应的得相应的 墙肢剪力。墙肢剪力。
