《框剪结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《框剪结构设计（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第三三章章 框架框架- -剪力墙结构剪力墙结构1 1 框架框架- -剪力墙协同工作剪力墙协同工作一、概述一、概述剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁由楼、屋盖连系起来，形成整体，使框架与剪力墙协同工作。由楼、屋盖连系起来，形成整体，使框架与剪力墙协同工作。框架柱框架柱端柱端柱 由于剪力墙的存在由于剪力墙的存在,使整栋建筑物侧向刚度增大使整栋建筑物侧向刚度增大,地震时结构变形及水平位移减小地震时结构变形及水平位移减小,非结构破坏减轻。非结构破坏减轻。 剪力墙剪力墙由墙板与周边的梁、柱结合在一起由墙板与周边的梁、柱结合在一起 而形而形成带边框的剪力墙，水平呈哑铃形，剪力墙
2、数量少、成带边框的剪力墙，水平呈哑铃形，剪力墙数量少、受力大、配筋要高。（主要的抗侧力构件）受力大、配筋要高。（主要的抗侧力构件）梁梁两端均与剪力墙连接的梁两端均与剪力墙连接的梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙柱柱截面小、用料省、侧向刚度小。截面小、用料省、侧向刚度小。一端与剪力墙、一端与框架连接的梁一端与剪力墙、一端与框架连接的梁这种梁与墙的连结刚度大这种梁与墙的连结刚度大,在水平力在水平力作用下，会由于弯曲变形很大而出作用下，会由于弯曲变形很大而出现很大的弯矩和剪力后首先开裂、现很大的弯矩和剪力后首先开裂、屈服，进入弹塑性工作
3、状态，因此屈服，进入弹塑性工作状态，因此在计算时，要将此类连梁的刚度进在计算时，要将此类连梁的刚度进行折减。行折减。二二 、协同工作的基本概念、协同工作的基本概念1、框剪结构水平位移的特征、框剪结构水平位移的特征剪力墙结构：弯曲型，层间变形上大下小剪力墙结构：弯曲型，层间变形上大下小框架结构：框架结构： 剪切型，层间变形上小下大剪切型，层间变形上小下大剪弯型剪弯型弯剪型弯剪型框架与剪力墙结构两者单独变框架与剪力墙结构两者单独变形性质的不同，从而导致在水形性质的不同，从而导致在水平位移过程中的相互约束。平位移过程中的相互约束。 剪切型弯曲型弯曲型框剪结构：框剪结构：通过刚性楼面通过刚性楼面协同工
4、作协同工作剪力墙剪力墙框架框架框架框架-剪力墙剪力墙不同结构的变形图不同结构的变形图2、协同工作、协同工作A、位移位移上部：上部：框架的层间位移比剪力框架的层间位移比剪力墙小，框架协助剪力墙工作，墙小，框架协助剪力墙工作，使变形协调如图中虚线所示，使变形协调如图中虚线所示，故框架较剪力墙承担的剪力大，故框架较剪力墙承担的剪力大，但水平剪力上部本来就小，故但水平剪力上部本来就小，故框架内力并不大。框架内力并不大。底部：底部：剪力墙的位移比框架小，剪力墙将协助框架工作剪力墙的位移比框架小，剪力墙将协助框架工作以调整位移，则剪力墙承受的水平剪力越接近底部越大。以调整位移，则剪力墙承受的水平剪力越接近
5、底部越大。由于底部剪力大，则框架剪力墙的协同工作对框架的受由于底部剪力大，则框架剪力墙的协同工作对框架的受力极为有利。力极为有利。剪力墙剪力墙框架框架框架框架-剪力墙剪力墙不同结构的变形图不同结构的变形图B、内力内力上部上部：框架除了负担外荷：框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额载产生的水平力外，还额外负担了把剪力墙拉回来外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力。因此，在的附加水平力。因此，在上部楼层，即使外荷载产上部楼层，即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力。中也出现相当大的剪力。底部底部：框架承受的水平剪：框架承受的水平剪力减小。力减小。 C、节省材料节
6、省材料剪力墙剪力墙框架框架框架框架-剪力墙剪力墙不同结构的变形图不同结构的变形图注意事项注意事项纯框架结构设计完后，如果又增加了剪纯框架结构设计完后，如果又增加了剪力墙，问结构是否安全？力墙，问结构是否安全？框架结构中有电梯井或局部有剪力墙，框架结构中有电梯井或局部有剪力墙，问是否能按纯框架结构进行设计？问是否能按纯框架结构进行设计？三、荷载三、荷载首先求出水平力在各榀框架和首先求出水平力在各榀框架和剪力墙之间的分配剪力墙之间的分配然后再分别计算各榀框架或剪力然后再分别计算各榀框架或剪力墙的内力墙的内力水平荷载水平荷载竖向荷载竖向荷载框架框架剪力墙剪力墙1、基本假定、基本假定 楼盖结构在自身平
7、面内的刚度为无穷大，平面外的刚楼盖结构在自身平面内的刚度为无穷大，平面外的刚度可忽略不计；度可忽略不计；水平力的合力通过结构的抗侧刚度中心，即结构没有水平力的合力通过结构的抗侧刚度中心，即结构没有整体扭转；整体扭转；框架和剪力墙的结构刚度参数沿高度方向均为常数。框架和剪力墙的结构刚度参数沿高度方向均为常数。根据以上假定：所有框架等效为根据以上假定：所有框架等效为综合框架综合框架 所有剪力墙等效为所有剪力墙等效为综合剪力墙综合剪力墙 所有连梁等效为所有连梁等效为综合连梁综合连梁楼盖的作用是保证各片平面结构具有相同的水平位移。楼盖的作用是保证各片平面结构具有相同的水平位移。四、基本假定和计算简图四
8、、基本假定和计算简图2、确定计算简图、确定计算简图综综合合剪剪力力墙墙连梁连梁链杆链杆(刚性楼盖刚性楼盖)综合框架综合框架两片双肢墙两片双肢墙五榀框架五榀框架yx结构在结构在y方向上受力（铰结体系）方向上受力（铰结体系）结构在结构在x方向上受力方向上受力(刚结体系）刚结体系）yxxyyx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的刚度较小，当连梁的刚度较小，转动刚度较小时，可转动刚度较小时，可忽略连梁对剪力墙的忽略连梁对剪力墙的转动约束作用转动约束作用综综合合框框架架（四四榀榀）综综合合剪剪力力墙墙（四四片片单单肢肢墙墙）刚性连杆刚性连杆综综合合框框架架（五五榀
9、榀）综综合合剪剪力力墙墙（两两片片双双肢肢墙墙）铰接连杆铰接连杆综合剪力墙刚度综合剪力墙刚度 =每片剪力墙等效抗弯刚度的和；即每片剪力墙等效抗弯刚度的和；即 五、综合剪力墙及综合框架刚度计算五、综合剪力墙及综合框架刚度计算1、综合剪力墙刚度计算、综合剪力墙刚度计算2、综合框架刚度计算、综合框架刚度计算框架抗推刚度的定义：框架抗推刚度的定义：产生单位产生单位层间层间变形角所需的推力变形角所需的推力同一层同一层内框架柱的抗侧移刚度内框架柱的抗侧移刚度综合框架刚度综合框架刚度=所有柱抗推刚度的总和所有柱抗推刚度的总和框架抗侧刚度考虑柱轴向变形的修正框架抗侧刚度考虑柱轴向变形的修正_仅考虑梁、柱弯曲变
10、形时框架的顶点位移；仅考虑梁、柱弯曲变形时框架的顶点位移；_仅考虑柱轴向变形时框架的顶点位移；仅考虑柱轴向变形时框架的顶点位移；实际工程中，各层的实际工程中，各层的和和值可能不同，值可能不同，如果相差不大，可用加权平均方法得到平均值。如果相差不大，可用加权平均方法得到平均值。2 框架-剪力墙铰接体系铰接体系协同工作计算 协同工作计算采用连续连杆法协同工作计算采用连续连杆法综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙相当于弹性地基梁相当于弹性地基将集中荷载将集中荷载在层高内连在层高内连续化续化：预备知识预备知识 ： 材料力学计算公式
11、材料力学计算公式 微分方程的建立微分方程的建立力的平衡条件力的平衡条件得得 以剪力墙变形曲线为未知量的以剪力墙变形曲线为未知量的 4 阶微分方程阶微分方程令：令： 结构刚度特征值结构刚度特征值 引入两个符号：引入两个符号：框剪结构总高度框剪结构总高度称为结构刚度特征值。是反映总框架和总剪力墙称为结构刚度特征值。是反映总框架和总剪力墙刚度之比的一个参数，对框架刚度之比的一个参数，对框架-剪力墙的受力和变剪力墙的受力和变形都有很大影响。形都有很大影响。整理得整理得四阶常系数非齐次线性微分方程四阶常系数非齐次线性微分方程微分方程的求解微分方程的求解 齐次方程的解齐次方程的解特征方程特征方程齐次方程的
12、通解齐次方程的通解特解微分方程的通解 求解待定系数剪力墙底部剪力墙顶部 倒三角形荷载 均布荷载 顶部集中荷载 积分待定系数 以 均布荷载均布荷载 作用为例 同理可求得在 倒三角形荷载 和顶点集中荷 载作用下的 积分系数微分方程的解根据结构刚度特征值 和楼层相对高度 求得剪力墙位移总剪力墙弯矩计算根据结构刚度特征值 和楼层相对高度 求得剪力墙弯矩总剪力墙剪力计算根据结构刚度特征值 和楼层相对高度 求得剪力墙剪力以综合剪力墙为隔离体，建立以以综合剪力墙为隔离体，建立以为未知量的微分方程：为未知量的微分方程：求得求得 墙的内力（墙的内力（M、V）框架与剪力墙的位移相等框架与剪力墙的位移相等框架的水平
13、剪力（框架的水平剪力（V）用图表直接查用，既方便又快捷。（用图表直接查用，既方便又快捷。（P120-122）倒三角分布荷载下位移系数倒三角分布荷载下位移系数3 框架-剪力墙结构刚接体系刚接体系协同工作计算 相同之处相同之处总剪力墙与总框架通过连总剪力墙与总框架通过连 杆传递之间的相互作用力。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刚接体系中连杆对总剪力 墙的弯曲有一定的约束作用。墙的弯曲有一定的约束作用。综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙刚结体系与铰接体系相比：刚结体系与铰接体系相比：综综合合框框架架综综合合剪剪力力墙墙将连杆切开：将连杆切开：对总剪力墙截对总剪力墙截
14、面形心取矩面形心取矩综综合合剪剪力力墙墙各集中荷载均作用在楼层处：各集中荷载均作用在楼层处：竖向剪力产生的弯矩，可抵消一部分外荷载引起的弯矩。竖向剪力产生的弯矩，可抵消一部分外荷载引起的弯矩。有利有利增加了约束弯矩增加了约束弯矩将集中荷载在层高内连续化：将集中荷载在层高内连续化：框架计算与铰接体系相同框架计算与铰接体系相同一、刚接连杆杆端约束弯矩一、刚接连杆杆端约束弯矩约束弯矩系数，当梁端有单位转角约束弯矩系数，当梁端有单位转角时，梁端产生的约束弯矩。时，梁端产生的约束弯矩。两种连系梁两种连系梁 ： 剪力墙与框架之间的连系梁剪力墙与框架之间的连系梁 剪力墙之间的连梁剪力墙之间的连梁均可简化为均
15、可简化为带刚域的梁带刚域的梁令令b=0，则得到仅在一端带有刚性段的两端约束弯矩系数：，则得到仅在一端带有刚性段的两端约束弯矩系数：为考虑剪切变形时的影响系数为考虑剪切变形时的影响系数代替代替 由上式算出的弯矩往往较大，可按由上式算出的弯矩往往较大，可按考虑塑性内力重分布的方法进行调幅，考虑塑性内力重分布的方法进行调幅，在抗震设计中，连梁刚度可以折减，用在抗震设计中，连梁刚度可以折减，用当设防烈度为当设防烈度为6度和度和7度时：度时：当设防烈度为当设防烈度为8度和度和9度时：度时：二、基本方程及其求解 一根连梁对剪力墙的约束弯矩一根连梁对剪力墙的约束弯矩 连续化假定连续化假定 ，连续连杆的杆端约
16、束弯矩，连续连杆的杆端约束弯矩第第 根连杆对墙肢的根连杆对墙肢的 约束刚度约束刚度约束刚度约束刚度: 使连梁产生单位转角所需要的力矩使连梁产生单位转角所需要的力矩 综合连梁总刚度综合连梁总刚度 ： 每层有每层有 根连杆根连杆 综合框架： 综合所有框架的剪切刚度 综合剪力墙：综合所有的剪力墙的刚度 综合连梁：将综合框架和综合剪力墙用联梁连接 第 根带刚域连梁对墙肢的约束刚度综合连梁总刚度 ： 每层有 根连梁 预备知识预备知识 ：材料力学计算公式材料力学计算公式 等代剪力和等代荷载的计算连梁对剪力墙的约束弯矩等代剪力等代剪力等代荷载等代荷载 微分方程的建立 荷载平衡方程写为令 则四阶常系数非齐次线
17、性微分方程四阶常系数非齐次线性微分方程 微分方程解 方程的解同铰结体系的微分方程解 结构刚度特征值 中包含了连梁约束刚度 计算剪力 包括连梁对剪力墙约束 弯矩影响 工程应用计算在不同荷载作用下剪力墙顶点位移 （即 剪力墙顶点位移 ） 底部总弯矩 底部总剪力 根据 、 查 P 120 图 6.10 图 6.18 得不同荷载作用下的系数 剪力墙位移与内力计算总剪力墙剪力 广义框架剪力计算 总框架剪力计算 总连梁剪力计算4 4 内力分配计算内力分配计算 求出总剪力墙、总框架和总连系梁求出总剪力墙、总框架和总连系梁的内力以后，计算各墙肢、各框架梁、的内力以后，计算各墙肢、各框架梁、柱及连系梁的内力。柱
18、及连系梁的内力。一、剪力墙内力分配计算一、剪力墙内力分配计算 得到总剪力墙的内力得到总剪力墙的内力Mw和和Vw后，按各片剪力墙的后，按各片剪力墙的等效抗弯刚度来分配。第等效抗弯刚度来分配。第 i层第层第j个墙肢的内力（共有个墙肢的内力（共有n个墙肢）为：个墙肢）为：二、框架梁、柱内力计算 近似地取各层柱的中点作为反弯点的位置，近似地取各层柱的中点作为反弯点的位置，因此，第因此，第i层第层第j个柱的剪力为个柱的剪力为:为第为第i层中柱子的总数层中柱子的总数分别为第分别为第i层柱柱顶与柱底楼板标高处层柱柱顶与柱底楼板标高处框架的总剪力框架的总剪力按按连连梁梁的的刚刚结结端端刚刚度度系系数数分分配配
19、总总连连梁梁的的总总约约束束弯弯矩矩，得得连连梁梁在墙肢轴线处的弯矩在墙肢轴线处的弯矩再求连梁剪力及连梁在墙边处弯矩再求连梁剪力及连梁在墙边处弯矩墙肢转角相同，连梁反弯点在跨中点墙肢转角相同，连梁反弯点在跨中点三、刚接连梁内力计算5 框剪结构中刚度特征值对结构荷载分配、内力分配及位移的影响铰结体系：刚结体系：框架的抗推刚度框架的抗推刚度当当时说明框架的抗推刚度为0，整个结构为纯剪力墙结构当当时说明剪力墙的抗弯刚度为0，此时结构为纯框架结构一、对荷载分配的影响顶部外荷载全部顶部外荷载全部分配给剪力墙分配给剪力墙协同工作的结果协同工作的结果由框架和剪力墙的由框架和剪力墙的变形协调所产生的变形协调所
20、产生的顶部集中荷载以相顶部集中荷载以相反的方向作用在框反的方向作用在框架和剪力墙的顶端架和剪力墙的顶端剪力墙下部承受的剪力墙下部承受的荷载大于外荷载荷载大于外荷载框架在下部分配框架在下部分配到的荷载为负值到的荷载为负值框架顶部荷载为框架顶部荷载为0P均布荷载图均布荷载图剪力墙分配到的荷载图剪力墙分配到的荷载图图图框架分配到的荷载图框架分配到的荷载图图图二、对内力分配的影响剪力图剪力图总剪力墙分配到总剪力墙分配到的剪力图的剪力图总框架分配到总框架分配到的剪力图的剪力图总剪力墙承总剪力墙承担全部剪力担全部剪力总框架承担总框架承担全部剪力全部剪力=0=6=6=0当当=6时可见时可见:总剪力墙在底部承
21、受了大部分剪力，在顶部剪力出现了负值。总剪力墙在底部承受了大部分剪力，在顶部剪力出现了负值。总框架顶部承担了较大的正剪力，在下部承担的剪力却很小，在上部剪力总框架顶部承担了较大的正剪力，在下部承担的剪力却很小，在上部剪力沿高度变化比较均匀，最大剪力的位置在结构中部沿高度变化比较均匀，最大剪力的位置在结构中部0.3-0.6，而不在结构底部。，而不在结构底部。三、对结构侧移的影响fH6=1-6 为满足剪力墙承受的地震倾覆力矩不小于结为满足剪力墙承受的地震倾覆力矩不小于结构总地震倾覆力矩的构总地震倾覆力矩的50%，应使结构刚度特征值，应使结构刚度特征值 为了使框架充分发挥作用，达到框架最大楼为了使框
22、架充分发挥作用，达到框架最大楼层剪力层剪力 ，剪力墙刚度不宜过大，应，剪力墙刚度不宜过大，应使使6 框架-剪力墙结构在地震作用下的内力调整一、框架内力调整2、由于楼板的变形、由于楼板的变形(在设计计算时，楼板在自身平面内是刚在设计计算时，楼板在自身平面内是刚度无限大的度无限大的)，变形的结果就使得框架部分的水平位移大于剪，变形的结果就使得框架部分的水平位移大于剪力墙的水平位移。力墙的水平位移。1、当地震发生时，结构进入弹塑性状态，因剪力墙刚度大，、当地震发生时，结构进入弹塑性状态，因剪力墙刚度大，承受的剪力大，因此首先屈服开裂，剪力在框架和剪力墙之承受的剪力大，因此首先屈服开裂，剪力在框架和剪
23、力墙之间发生一次重分布，使得框架处于危险状态。间发生一次重分布，使得框架处于危险状态。 鉴于以上两点，框架实际受的水鉴于以上两点，框架实际受的水平力大于采用刚性楼板计算的结果。平力大于采用刚性楼板计算的结果。调整的原则：调整的原则：可取可取与与（2）、凡）、凡的楼层的楼层两者中的较小值。两者中的较小值。设计值设计值设计值设计值底部总剪力底部总剪力各层框架承担的地震力各层框架承担的地震力（1）、凡）、凡的楼层的楼层可按计算值，不作调整。可按计算值，不作调整。1、2、当屋面突出部分也采用框架、当屋面突出部分也采用框架-剪力墙结构时，剪力墙结构时，突出部分框架总剪力取该层框架剪力计算值的突出部分框架
24、总剪力取该层框架剪力计算值的1.5倍。倍。 注意：框架内力调整后，剪力墙部分仍注意：框架内力调整后，剪力墙部分仍保持原协同工作计算值而不作调整。保持原协同工作计算值而不作调整。3、按振型分解反应谱法计算时，应针对振型组合、按振型分解反应谱法计算时，应针对振型组合 之后的剪力进行调整。之后的剪力进行调整。4、在各层框架总剪力调整后，按调整前后的比例调、在各层框架总剪力调整后，按调整前后的比例调 整柱和梁的剪力和端部弯矩，但柱轴向力不调整。整柱和梁的剪力和端部弯矩，但柱轴向力不调整。二、剪力墙内力的内部调整二、剪力墙内力的内部调整 考虑到剪力墙内部的塑性内力重分布，允许对考虑到剪力墙内部的塑性内力
25、重分布，允许对剪力墙的内力进行调整：剪力墙的内力进行调整：连梁的调幅系数连梁的调幅系数80%，并将相邻的连梁弯矩值增，并将相邻的连梁弯矩值增大，以满足平衡条件。大，以满足平衡条件。对双肢剪力墙，不允许出现墙肢全截面受拉对双肢剪力墙，不允许出现墙肢全截面受拉(小偏小偏心受拉心受拉)情况出现。情况出现。若双肢剪力墙一肢出现大偏心受拉的情况，则受若双肢剪力墙一肢出现大偏心受拉的情况，则受压的另一肢的弯矩和剪力均应乘以放大系数压的另一肢的弯矩和剪力均应乘以放大系数1.25。7 框架-剪力墙结构设计与构造一、剪力墙布置原则： 均匀、均匀、 分散、分散、 对称、对称、 周边周边要求片数多要求片数多,且每片
26、刚度不要太大：且每片刚度不要太大：单片剪力墙底部承担的剪力不宜单片剪力墙底部承担的剪力不宜超过底部总水平剪力的超过底部总水平剪力的40%抵抗抵抗扭转扭转的要求的要求2）剪力墙中线与墙端边柱中线重合，防止偏心；）剪力墙中线与墙端边柱中线重合，防止偏心；3）各片剪力墙的刚度不宜相差悬殊；）各片剪力墙的刚度不宜相差悬殊；4）在楼板有洞口时，两侧布置剪力墙）在楼板有洞口时，两侧布置剪力墙(避免在楼盖中避免在楼盖中产生不利的内力分布，保证楼盖可靠地传递水平力产生不利的内力分布，保证楼盖可靠地传递水平力)。使刚度中心与质使刚度中心与质量中心相一致量中心相一致 1、剪力墙的布置、剪力墙的布置 1）竖向荷载较
27、大处）竖向荷载较大处 平面形状变化处平面形状变化处 楼梯间和电梯间楼梯间和电梯间5）纵向剪力墙的布置应避免大墙肢，可采用留施工洞的方）纵向剪力墙的布置应避免大墙肢，可采用留施工洞的方法法(为了减小墙体过大刚度及纵向收缩应力的影响）。为了减小墙体过大刚度及纵向收缩应力的影响）。A1A2B1B2C1C2墙肢墙肢墙段墙段ABC楼板楼板弱连梁弱连梁6）为了方便施工支模，当缝的宽度较小时，不宜）为了方便施工支模，当缝的宽度较小时，不宜在缝的两侧同时布置现浇剪力墙。在缝的两侧同时布置现浇剪力墙。2、剪力墙的最大间距、剪力墙的最大间距 水平力靠楼盖、屋盖传递，保证协同工作，水平力靠楼盖、屋盖传递，保证协同工
28、作，楼盖在水平方向的支点为剪力墙。为了满足楼楼盖在水平方向的支点为剪力墙。为了满足楼盖、屋盖在水平荷载作用下的变形。下表规定盖、屋盖在水平荷载作用下的变形。下表规定的剪力墙的最大间距。的剪力墙的最大间距。剪力墙的间距（剪力墙的间距（m)装配整体装配整体现现 浇浇9度度8度度6、7度度设设 防防 烈烈 度度楼面形式楼面形式3、剪力墙的数量、剪力墙的数量 剪力墙与框架都应分配一定的水平剪力，剪力墙与框架都应分配一定的水平剪力，一般框架承担的剪力占总剪力的一般框架承担的剪力占总剪力的20%40%。因也有一定的侧向刚度，其抵抗水平荷因也有一定的侧向刚度，其抵抗水平荷载的能力应该得到合理的利用载的能力应
29、该得到合理的利用剪力墙剪力墙起主要作用起主要作用框架框架二、截面设计及构造要求二、截面设计及构造要求 在框架在框架-剪力墙结构中剪力墙常常设有剪力墙结构中剪力墙常常设有暗柱，以便于建筑立面的处理，同时也常暗柱，以便于建筑立面的处理，同时也常常将框架梁或连梁拉通穿过剪力墙，以利常将框架梁或连梁拉通穿过剪力墙，以利于结构受力，这种每层有梁，周边带柱的于结构受力，这种每层有梁，周边带柱的剪力墙也称为带边框剪力墙，构造要求有剪力墙也称为带边框剪力墙，构造要求有所不同。所不同。混凝土压碎混凝土压碎屈服屈服裂缝裂缝普通剪力墙普通剪力墙带边框的剪力墙带边框的剪力墙加密箍筋，延加密箍筋，延缓剪力墙内钢缓剪力墙
30、内钢筋受压屈曲，筋受压屈曲，提高剪力墙承提高剪力墙承载力载力提高了稳定性作为剪力墙的加筋肋提高了稳定性作为剪力墙的加筋肋有效阻止墙内的斜裂缝的开展有效阻止墙内的斜裂缝的开展端柱端柱极限承载力提高极限承载力提高42.5%小小 结结1 1、框架、框架- -剪力墙结构发挥了框架剪力墙结构发挥了框架和剪力墙这两种结构各自的优和剪力墙这两种结构各自的优点，且具有协同工作性能。在点，且具有协同工作性能。在结构下部，剪力墙起主要作用，结构下部，剪力墙起主要作用，变形具有弯曲性型特点；在结变形具有弯曲性型特点；在结构的上部，框架的层剪变形相构的上部，框架的层剪变形相对较小，协同工作迫使剪力墙对较小，协同工作迫
31、使剪力墙向外弯曲的程度减小，使结构向外弯曲的程度减小，使结构变形具有剪切型特点。因而框变形具有剪切型特点。因而框架架- -剪力墙结构的层间变形上剪力墙结构的层间变形上下趋于均匀，往往中部出现最下趋于均匀，往往中部出现最大层间变形，呈现弯剪型变形。大层间变形，呈现弯剪型变形。fH6=1-62 2、框架、框架- -剪力墙铰结体系中的连杆代表刚性楼板，剪力墙铰结体系中的连杆代表刚性楼板，它使各榀抗侧力结构在同一楼层处具有相同的侧移。它使各榀抗侧力结构在同一楼层处具有相同的侧移。而刚性体系中的连杆既代表楼板又代表框架与剪力而刚性体系中的连杆既代表楼板又代表框架与剪力墙之间的连梁，连梁的两段存在弯矩，对
32、剪力墙和墙之间的连梁，连梁的两段存在弯矩，对剪力墙和柱均产生约束弯矩。柱均产生约束弯矩。综综合合框框架架（四四榀榀）综综合合剪剪力力墙墙（四四片片单单肢肢墙墙）刚性连杆刚性连杆综综合合框框架架（五五榀榀）综综合合剪剪力力墙墙（两两片片双双肢肢墙墙）铰接连杆铰接连杆剪力图剪力图总剪力墙分配到总剪力墙分配到的剪力图的剪力图总框架分配到总框架分配到的剪力图的剪力图总剪力墙承总剪力墙承担全部剪力担全部剪力总框架承担总框架承担全部剪力全部剪力=0=6=6=03 3、在框架、在框架- -剪力墙结构中，剪力墙下部承担的剪力剪力墙结构中，剪力墙下部承担的剪力很大，向上迅速减小，甚至出现负剪力，其剪力分很大，向
33、上迅速减小，甚至出现负剪力，其剪力分布比剪力墙结构中的剪力分布更不均匀；而框架布比剪力墙结构中的剪力分布更不均匀；而框架- -剪力墙结构中框架上下剪力趋于均匀。剪力墙结构中框架上下剪力趋于均匀。4 4、在框架、在框架- -剪力墙结构中，考虑连梁的约束作用剪力墙结构中，考虑连梁的约束作用时，结构刚度特征值增大，侧向位移减小；剪力时，结构刚度特征值增大，侧向位移减小；剪力墙上部截面的正弯矩增大，下部截面的负弯矩减墙上部截面的正弯矩增大，下部截面的负弯矩减小，反弯点下移；剪力墙的剪力增大，框架的剪小，反弯点下移；剪力墙的剪力增大，框架的剪力减小。力减小。5 5、框架与剪力墙之间的连梁内力很大，计算时
34、常、框架与剪力墙之间的连梁内力很大，计算时常将连梁的刚度乘以折减系数，使连梁的内力减小，将连梁的刚度乘以折减系数，使连梁的内力减小，其实质是塑性调幅。连梁内力减小后，剪力墙和框其实质是塑性调幅。连梁内力减小后，剪力墙和框架的内力将增大。但连梁的刚度折减系数不应小于架的内力将增大。但连梁的刚度折减系数不应小于0.550.55，否则连梁将过早屈服，影响正常使用。，否则连梁将过早屈服，影响正常使用。6 6、框剪结构设计中应注意的问题、框剪结构设计中应注意的问题 框框剪剪结结构构容容易易满满足足平平面面布布置置灵灵活活和和有有较较大大抗抗侧侧刚刚度度的的要要求求。此此外外，由由于于框框架架与与剪剪力力
35、墙墙协协同同工工作作，使使框框架架层层剪剪力力分分布布，从从底底到到顶顶趋趋于于均均匀匀（与与纯纯框框架架结结构构中中，框框架架层层剪剪力力上上小小下下大大不不同同），这这对对框框架架的的设设计计十十分分有有利利框框架架柱柱和和梁梁的的断断面面尺尺寸寸和和配筋可以上下比较均匀配筋可以上下比较均匀由此可以看出三个值得注意的问题：由此可以看出三个值得注意的问题：（1 1）纯纯框框架架设设计计完完毕毕后后，如如果果又又增增加加了了一一些些剪剪力力墙墙（例例如如电电梯梯井井，楼楼梯梯井井等等改改成成剪剪力力墙墙），就就必必须须按按框框架架剪剪力力墙墙结结构构重重新核算新核算（2 2）剪剪力力墙墙与与框
36、框架架协协同同工工作作的的基基本本条条件件是是：传传递递剪剪力力的的楼楼板板必必须须有有足足够够的的整整体体刚刚度度。因因此此框框剪剪结结构构的的楼楼板板应应优优先先采采用用现现浇浇楼面结构，剪力墙的最大间距不能超过规定限值楼面结构，剪力墙的最大间距不能超过规定限值（3 3）框架结构中剪力墙的数量）框架结构中剪力墙的数量剪剪力力墙墙数数量量要要满满足足位位移移限限值值是是一一个个必必要要条条件件。此此外外，应应使使剪剪力墙与框架的比例适当，使力墙与框架的比例适当，使 1.11.12.22.2为宜为宜剪剪力力墙墙数数量量多多，地地震震震震害害减减轻轻，多多设设剪剪力力墙墙可可以以提提高高建建筑筑
37、物物抗抗震震性性能能。但但是是剪剪力力墙墙数数量量愈愈多多，建建筑筑物物用用料料愈愈多多、造造价价愈愈高高。剪剪力力墙墙愈愈多多则则刚刚度度愈愈大大，自自振振周周期期愈愈短短，地地震震作作用用愈愈大大，加加大大了了结结构构的的受受力力。而而且且，即即使使剪剪力力墙墙再再多多，框框架架部部分分耗耗用用的材料并不能减少（因为的材料并不能减少（因为 ） 框架框架-剪力墙协同工作的基本概念剪力墙协同工作的基本概念 基本假定和计算简图（铰结体系与刚结体系）基本假定和计算简图（铰结体系与刚结体系） 综合剪力墙刚度和综合框架刚度计算综合剪力墙刚度和综合框架刚度计算 结构刚度特征值的意义结构刚度特征值的意义
38、对荷载分配、内力分配和结构侧移的影响对荷载分配、内力分配和结构侧移的影响重重 点点 内内 容容框架、剪力墙、框框架、剪力墙、框-剪剪结构的对比结构的对比建筑功能的特点建筑功能的特点构件类型构件类型承力体系承力体系刚度水平刚度水平基本周期与地震作用基本周期与地震作用填充墙体对基本周期的影响填充墙体对基本周期的影响变形特征变形特征适用高度适用高度弹性层间位移限值弹性层间位移限值弹塑性层间位移限值弹塑性层间位移限值内力分析特点内力分析特点延性设计内容延性设计内容构件设计构件设计建筑功能的特点框架结构：框架结构：平面空间较大，建筑布置灵活，能较大限度地平面空间较大，建筑布置灵活，能较大限度地满足使用要
39、求，适用于各类建筑物。柱体露出影响美观与满足使用要求，适用于各类建筑物。柱体露出影响美观与使用。使用。剪力墙结构：剪力墙结构：由于墙体间距不能太大，适用于中小开间建由于墙体间距不能太大，适用于中小开间建筑，如住宅、公寓、旅馆建筑。有时作成局部剪力墙落地筑，如住宅、公寓、旅馆建筑。有时作成局部剪力墙落地的框支剪力墙结构。的框支剪力墙结构。框剪结构：框剪结构：吸收两者的长处，既能为建筑平面布置提供较吸收两者的长处，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。可广泛地应用大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。可广泛地应用于各类房屋建筑。于各类房屋建筑。构件类型框架结构：框架结构：柱
40、、梁（一维受力构件），楼板（两维平面外柱、梁（一维受力构件），楼板（两维平面外受力构件）受力构件）剪力墙结构：剪力墙结构：墙（两维平面内受力构件）、梁（一维受力墙（两维平面内受力构件）、梁（一维受力构件），楼板（两维平面外受力构件）构件），楼板（两维平面外受力构件）框剪结构：框剪结构：柱、墙、梁、楼板柱、墙、梁、楼板承力体系框架结构：框架结构：梁、板为竖向荷载的水平传力构件，柱为竖向梁、板为竖向荷载的水平传力构件，柱为竖向传力构件；柱及梁共同组成抵抗水平力的抗侧力体系。传力构件；柱及梁共同组成抵抗水平力的抗侧力体系。剪力墙结构：剪力墙结构：梁、板为竖向荷载的水平传力构件，墙为竖梁、板为竖向荷载
41、的水平传力构件，墙为竖向传力构件；墙及墙肢间连梁共同组成抵抗水平力的抗侧向传力构件；墙及墙肢间连梁共同组成抵抗水平力的抗侧力体系。力体系。框剪结构：框剪结构：梁、板为竖向荷载的水平传力构件，柱及墙为梁、板为竖向荷载的水平传力构件，柱及墙为竖向传力构件；框架与剪力墙共同组成抵抗水平力的抗侧竖向传力构件；框架与剪力墙共同组成抵抗水平力的抗侧力体系。其中剪力墙是主要的抗侧力构件。力体系。其中剪力墙是主要的抗侧力构件。刚度水平框架结构：框架结构：抗侧刚度较弱，在风荷载和地震作用下侧移较抗侧刚度较弱，在风荷载和地震作用下侧移较大，为避免填充墙体的破坏，需要增大柱梁截面满足位移大，为避免填充墙体的破坏，需
42、要增大柱梁截面满足位移要求要求剪力墙结构：剪力墙结构：抗侧刚度较大，为避免结构过刚而引起过大抗侧刚度较大，为避免结构过刚而引起过大的地震反应，需要控制剪力墙的数量、长度或厚度以及连的地震反应，需要控制剪力墙的数量、长度或厚度以及连梁高度使之不宜过刚梁高度使之不宜过刚框剪结构：框剪结构：介于两者之间，控制框架和剪力墙的比率，充介于两者之间，控制框架和剪力墙的比率，充分发挥框架和剪力墙各自作用（剪力墙不宜过少也不宜过分发挥框架和剪力墙各自作用（剪力墙不宜过少也不宜过多）。多）。基本周期与地震作用周期周期框架结构：框架结构： T1=0.080.1n，（，（n为结构层数）为结构层数）剪力墙结构：剪力墙
43、结构： T1=0.05n 框剪结构：框剪结构： T1=0.060.08n填充墙体对基本周期的影响填充墙体对基本周期的影响 由于填充墙加强了结构的抗侧刚度、由于填充墙加强了结构的抗侧刚度、使结构实际基本周期小于不考虑填充墙的使结构实际基本周期小于不考虑填充墙的计算结构周期。所以需对计算周期进行折计算结构周期。所以需对计算周期进行折减。折减系数：减。折减系数：框架结构：框架结构： 0.50.7 剪力墙结构：剪力墙结构： 1.0 框剪结构：框剪结构： 0.80.9变形特征变形特征框架结构：框架结构：由于层剪切刚度较弱，以剪切变形为主由于层剪切刚度较弱，以剪切变形为主剪力墙结构：剪力墙结构：以弯曲变形
44、为主。以弯曲变形为主。框剪结构：框剪结构：介于两者之间，为弯剪型。介于两者之间，为弯剪型。剪力墙剪力墙框架框架框架框架-剪力墙剪力墙不同结构的变形图不同结构的变形图适用高度弹性层间位移限值（避免非结构构件在小震下破坏）1、在高烈度区，框架结构的层间位移要求成为决定柱梁断面、在高烈度区，框架结构的层间位移要求成为决定柱梁断面尺寸的关键因素。尺寸的关键因素。2、剪力墙结构的层间位移要求一般容易满足，设计中主要控、剪力墙结构的层间位移要求一般容易满足，设计中主要控制墙体不能太多太长，以免地震反应过大且满足经济性。制墙体不能太多太长，以免地震反应过大且满足经济性。3、框剪结构则需要合理确定剪力墙数量及
45、位置。因剪力墙承、框剪结构则需要合理确定剪力墙数量及位置。因剪力墙承受大部分剪力而数量有限，需要优化布置，设计工作量大。受大部分剪力而数量有限，需要优化布置，设计工作量大。弹塑性层间位移限值（避免结构倒塌）内力分析特点（简化算法）框架结构：框架结构：竖向荷载作用下，有条件使用竖向荷载作用下，有条件使用分层法分层法；水平荷载作；水平荷载作用下，使用用下，使用反弯点法反弯点法和和值法值法。主要运用了。主要运用了结构力学结构力学中等截面中等截面直杆弯矩的分配、传递等基础知识。直杆弯矩的分配、传递等基础知识。剪力墙结构：剪力墙结构：因墙体与连梁刚度比较大，墙肢间连梁在竖向荷因墙体与连梁刚度比较大，墙肢
46、间连梁在竖向荷载作用下可按两端固定支座梁考虑；垂直于墙体的梁可按普通载作用下可按两端固定支座梁考虑；垂直于墙体的梁可按普通梁计算；水平荷载作用下，根据墙体开洞大小，分别采用梁计算；水平荷载作用下，根据墙体开洞大小，分别采用材料材料力学力学知识（知识（整体墙及小开口墙整体墙及小开口墙）、连梁连续化后切口处相对位）、连梁连续化后切口处相对位移为零的移为零的微分方程的求解微分方程的求解（联肢墙联肢墙）以及）以及值法值法（壁式框架壁式框架）求出整体结构的求出整体结构的刚度、位移及内力刚度、位移及内力。框剪结构：框剪结构：根据水平位移协调，引入综合框架和综合剪力墙、根据水平位移协调，引入综合框架和综合剪
47、力墙、综合连梁概念；建立整个结构体系基于综合连梁概念；建立整个结构体系基于弹性地基梁弹性地基梁概念的高阶概念的高阶微分方程，根据边界条件求解。微分方程，根据边界条件求解。内力分析特点（简化算法）框架结构：框架结构：运用了楼板平面内刚度无穷大假定，运用了楼板平面内刚度无穷大假定，抗侧刚度及内力分析对象为某榀框架平面受力抗侧刚度及内力分析对象为某榀框架平面受力体系。体系。剪力墙结构：剪力墙结构：运用了楼板平面内刚度无穷大假运用了楼板平面内刚度无穷大假定，抗侧刚度及内力分析对象为某榀剪力墙平定，抗侧刚度及内力分析对象为某榀剪力墙平面受力体系。面受力体系。框剪结构：框剪结构：运用了楼板平面内刚度无穷大
48、假定，运用了楼板平面内刚度无穷大假定，抗侧刚度及内力分析对象为整个结构综合等效抗侧刚度及内力分析对象为整个结构综合等效后的名义剪力墙、框架及连梁。后的名义剪力墙、框架及连梁。延性设计内容延性设计内容框架结构：框架结构：结构防倒塌设计的梁铰机制要求（结构防倒塌设计的梁铰机制要求（强柱弱梁、强柱弱梁、强剪弱弯强剪弱弯）、构件破坏模式的延性要求（）、构件破坏模式的延性要求（强剪弱弯强剪弱弯）、保）、保证节点区的承载力要求（证节点区的承载力要求（强节点区、强锚固）、强节点区、强锚固）、提高和加提高和加强柱根部及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和其他强柱根部及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和其他抗
49、震构造措施（抗震构造措施（ 局部加强、限制柱轴压比，加强柱箍筋对局部加强、限制柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束、设计内力放大混凝土的约束、设计内力放大）剪力墙结构：剪力墙结构：结构耗能设计的梁铰机制要求（结构耗能设计的梁铰机制要求（强墙弱梁、强墙弱梁、强剪弱弯强剪弱弯）、构件破坏模式的延性要求（）、构件破坏模式的延性要求（强剪弱弯强剪弱弯）、保）、保证连梁证连梁-墙肢的承载力要求（墙肢的承载力要求（强锚固）、强锚固）、提高和加强底部墙提高和加强底部墙体等受力不利部位的承载力和其他抗震构造措施（体等受力不利部位的承载力和其他抗震构造措施（ 设置约设置约束边缘构件、限制墙体轴压比、设计内力放大束
50、边缘构件、限制墙体轴压比、设计内力放大）框剪结构：框剪结构：结合两者的延性设计内容。结合两者的延性设计内容。主要构件设计主要构件设计框架结构：框架结构：柱（偏压、偏拉设计，斜截面抗剪设计）、柱（偏压、偏拉设计，斜截面抗剪设计）、框架梁（抗弯设计、斜截面抗剪设计、调幅、跨高比框架梁（抗弯设计、斜截面抗剪设计、调幅、跨高比大于大于5）剪力墙结构：剪力墙结构：墙（偏压、偏拉设计，斜截面抗剪设计）墙（偏压、偏拉设计，斜截面抗剪设计）、连梁（抗弯设计、斜截面抗剪设计、调幅、跨高比、连梁（抗弯设计、斜截面抗剪设计、调幅、跨高比小于小于5 ）框剪结构：框剪结构：结合两者的构件设计内容。结合两者的构件设计内容。习习 题题、画图说明各种结构体系的侧向位移曲线有何特点、画图说明各种结构体系的侧向位移曲线有何特点？、框架剪力墙结构空间协同工作的原理是什么？、框架剪力墙结构空间协同工作的原理是什么？、框架剪力墙结构铰接体系和刚接体系的计算简、框架剪力墙结构铰接体系和刚接体系的计算简图、结构内力分布有何不同？图、结构内力分布有何不同？、框架剪力墙结构刚度特征值的物理意义是什、框架剪力墙结构刚度特征值的物理意义是什么？大小的变化对结构的荷载分配、内力分布、侧么？大小的变化对结构的荷载分配、内力分布、侧向位移有什么影响？请画图说明。向位移有什么影响？请画图说明。
