7框架-剪力墙结构.ppt

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1、7.1 结构布置结构布置（了解）（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）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）总体平面布置、竖向布置及变形缝设置等，见第 2章所述；章所述； 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）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

2、规定。符合框架结构和剪力墙结构的有关规定。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 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数量的依据较为合适。2、剪力墙的布置、剪力墙的布置 (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、平面形状变化或恒周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化或恒载较大载较大的部位，的

3、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，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘；横墙（纵墙）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，以增以增强其空间刚度和整体性。强其空间刚度和整体性。 (3) 剪力墙布置不宜过分集中，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单

4、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总剪力的40%，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，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。当剪力墙墙肢截面高度过大时，可用及不合理的基础设计。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门窗洞口或施工洞形成联肢墙肢墙。 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。在水平荷载作用

5、下，平面内刚度很大的楼盖将二者连接在一起组成框架内刚度很大的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二者之间存在协同工作问题。作问题。 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单独剪力墙的变形曲线以弯曲变形弯曲变形为主为主；单独框架的单独框架的变形曲线以整体变形曲线以整体剪切变形剪切变形为主。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，下部，剪力

6、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，框架将墙向左推，墙将框架向右推。剪力墙的位移比框架大，框架将墙向左推，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，内力分布更趋剪力墙结构的侧移大大减小，内力分布更趋合理。合理。 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的所有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。框架和剪力墙连为整体，不产生

7、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，力作用点重合， 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

8、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。 2、计算模型、计算模型1）分类：）分类： 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，将框架墙转动的结束作用，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-剪力墙剪力墙刚结体系。刚结体系。2）特点：）特点：（1）框

9、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，连梁的转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间可按铰结则总框架与总剪力墙之间可按铰结考虑。连杆是刚性的（即考虑。连杆是刚性的（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。墙在同一楼层标高处的水平位移相等。 （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

10、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，沿房屋横向有所示结构单元平面，沿房屋横向有 3 片片剪力墙，剪力墙与框架之间有连梁连结，剪力墙，剪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，连梁两端当考虑连梁的转动约束作用时，连梁两端可按刚结考虑，可按刚结考虑，其横向计算简图如图其横向计算简图如图7.2.4(b)所示。总连梁代表所示。总连梁代表轴线轴线 3 列连梁列连梁的综合。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，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

11、算简图其纵向计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的楼层侧向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倍时，可将地下室的顶板作为上部结构嵌固部位。为上部结构嵌固部位。 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；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

12、框框架架综合剪力墙综合剪力墙铰接连杆铰接连杆综综合合框框架架综合剪力墙综合剪力墙刚性连杆刚性连杆 7.2.3 计算方法：计算方法：竖向承载力竖向承载力 按各自的按各自的承荷面积承荷面积计算出每榀框架和每榀剪计算出每榀框架和每榀剪力墙的竖向荷载，分别计算内力。力墙的竖向荷载，分别计算内力。水平承载力水平承载力 框架与剪力墙变形性质不同，不能直接把总框架与剪力墙变形性质不同，不能直接把总水平剪力按抗侧刚度的比例分配到每榀结构上水平剪力按抗侧刚度的比例分配到每榀结构上 ，必须采用必须采用协同协同工作方法计算结构的侧移和水平工作方法计算结构的侧移和水平层剪力及内力。层剪力及内力。 总框架用总框架用D值

13、法值法计算，总剪力墙按计算，总剪力墙按悬臂墙悬臂墙方法计算。方法计算。 协同工作方法计算的协同工作方法计算的主要目的主要目的是计算在总水平是计算在总水平荷载作用下的总框架层剪力荷载作用下的总框架层剪力Vf、总剪力墙的总、总剪力墙的总层剪力层剪力VW和总弯矩和总弯矩MW、总联系梁的梁端弯矩、总联系梁的梁端弯矩Ml 和剪力和剪力Vl，然后按照框架的规律把，然后按照框架的规律把Vf分配到分配到每根柱，按照剪力墙的规律把每根柱，按照剪力墙的规律把VW、MW分配到分配到每片墙，按照连梁刚度把每片墙，按照连梁刚度把Ml 和剪力和剪力Vl 分配到每分配到每根梁，这样就可以得到每一根杆件截面设计需根梁，这样就

14、可以得到每一根杆件截面设计需要的内力。要的内力。 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7.2.4 基本计算参数基本计算参

15、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总连梁的等效剪切刚度。梁的等效剪切刚度。 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 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，因此连梁应作为带因此连梁应作为带刚域的梁进行分析刚域的梁进行分析。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)，剪力墙剪力墙与框架间的连梁是一端带刚域的梁与框架间的连梁是一端带刚域

16、的梁图图 7.2.6(b)。 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 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 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291HAIEIEIwwweq 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：连续化方法的基本思路连续化方法的基本思路？ 连续化方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。这个假连续化方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。这个假定使总定使总剪力墙与总框架不仅在每一楼层标高处具有相同的侧移，而且沿整个高度都剪力墙与总框架不仅在每一楼层标高处