框架－剪力墻結(jié)構(gòu)分析

1、 第6章框架剪力墻結(jié)構(gòu)分析 6.1概述一、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的特征1、概念:框架剪力墻結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱框剪結(jié)構(gòu)，它是由框架和剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。2、適用范圍：適用于需要靈活大空間的多層和高層建筑。3、水平荷載作用下的變形特征：4、水平荷載作用下的受力特征：5、是一抗震性能較好的結(jié)構(gòu)體系協(xié)同工作：在協(xié)同工作時(shí)，剪力墻單元的剛度比框架大得多，往往由剪力墻擔(dān)負(fù)大部分外荷載，其次，兩者分擔(dān)荷載的比例上、下是變化的，由他們的變形特點(diǎn)可知，剪力墻下部變形將增大，框架下部變形卻減小了，這使得下部剪力墻擔(dān)負(fù)更多剪力，而框架擔(dān)負(fù)的剪力較小。上部則相反，剪力墻變形減小，因而卸載，框架上部變形加大，擔(dān)負(fù)的剪力將增

2、大，因此框架上部下部所受剪力趨于均勻化。6、是一種延性較好的結(jié)構(gòu)體系延性好的框架：抗側(cè)力剛度較大并帶有邊框的剪力墻和有良好耗能性能的連梁所組成,具有多道抗震設(shè)防。二、框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的梁1）普通框架梁C2）剪力墻之間的連梁A3）一端與墻肢相連，另一端與框架柱相連B1、類(lèi)型：2、設(shè)計(jì)方法1）普通框架梁C按框架梁設(shè)計(jì)2）剪力墻之間的連梁A雙肢或多肢剪力墻的連梁設(shè)計(jì)3）一端與墻肢相連，另一端與框架柱相連B特殊考慮 三、框架剪力墻適用高度及高寬比高寬比限值：P12表2.3、2.4適用高度：P11 表2.1、2.2注意：高寬比及高度限制的目的四、剪力墻的布置1、剪力墻的數(shù)量通過(guò)多次地震中實(shí)際震

3、害的情況表明：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，剪力墻數(shù)量越多，地震震害減輕得越多?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在強(qiáng)震中大量破壞、倒塌，而剪力墻結(jié)構(gòu)震害輕微。因此，一般來(lái)說(shuō)，多設(shè)剪力墻對(duì)抗震是有利的。但是，剪力墻超過(guò)了必要的限度，是不經(jīng)濟(jì)的。剪力墻太多，雖然有較強(qiáng)的抗震能力，但由于剛度太大，周期太短，地震作用要加大，不僅使上部結(jié)構(gòu)材料增加，而且?guī)?lái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的困難。另外，框剪結(jié)構(gòu)中，框架的設(shè)計(jì)水平剪力有最低限值，剪力墻再增多，框架的材料消耗也不會(huì)再減少。所以，單從抗展的角度來(lái)說(shuō)，剪力墻數(shù)量以多為好；從經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，剪力墻則不宜討多，因此，有一個(gè)剪力墻的合理數(shù)量問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻的合理數(shù)量可參考表 1 決定.2、剪力墻的布置(

4、1)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)兩主軸方向均應(yīng)布置剪力墻。(2)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間除個(gè)別節(jié)點(diǎn)外不應(yīng)采用鉸接.(3)、梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合.(4)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置宜符合下列要求：1 ）剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過(guò)大；2 ）平面形狀凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻；3 ）縱、橫剪力墻宜組成L形、T形和形等型式；4 ）單片剪力墻底部承擔(dān)的水平剪力不宜超過(guò)結(jié)構(gòu)底部總水平剪力的40 ；5 ）剪力墻宜貫通建筑物的全高，宜避免剛度突變；剪力墻開(kāi)洞時(shí)，洞

5、口宜上下對(duì)齊；6 ）樓、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合布置；7 ）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。(5)、長(zhǎng)矩形平面或平面有一部分較長(zhǎng)的建筑中，其剪力墻的布置尚宜符合下列要求：1）橫向剪力墻沿長(zhǎng)方向的間距宜滿足P114表6.3的要求，當(dāng)這些剪力墻之間的樓蓋有較大開(kāi)洞時(shí)，剪力墻的間距應(yīng)適當(dāng)減??；2）縱向剪力墻不宜集中布置在房屋的兩盡端(6)、框粱-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用下列形式：1）框架與剪力墻（單片墻、聯(lián)肢墻或較小井筒）分開(kāi)布置；2）在框架結(jié)構(gòu)的若干跨內(nèi)嵌入剪力墻（帶邊框剪力墻）；3）在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)內(nèi)連續(xù)分別布置框架和剪力墻；4）上述兩種或三種形式的混合。6.2

6、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算一、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型1、基本假定1）樓板在自身平面內(nèi)剛度無(wú)限大。2）水平荷載的合力通過(guò)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度中心。3）框架與剪力墻的剛度特征值沿結(jié)構(gòu)高度為常量。在上述假定的基礎(chǔ)上：1）框架與剪力墻承擔(dān)的剪力與其抗側(cè)剛度成正比，而與平面位置無(wú)關(guān)。2）可將框架等效為綜合框架、剪力墻等效為綜合剪力墻，放于同一平面內(nèi)分析。3）綜合框架、綜合剪力墻之間用軸向剛度無(wú)限大的綜合連桿連接?？蚣芎图袅κ峭ㄟ^(guò)樓板的作用連接在一起橫向：被連接的總剪力墻包含4片墻，總框架包含5榀框架；總連桿中包含2根連梁，每梁有兩端與墻相連，即2根連梁的4個(gè)剛結(jié)端對(duì)墻肢有約束彎矩作用縱向：總剪力墻包含

7、4片墻，總框架包含2片框架和6根柱子（也起框架作用），總連桿中包含8根一端剛接、一端鉸接的連梁，即8個(gè)剛接端對(duì)墻肢有約束彎矩作用總結(jié)：計(jì)算簡(jiǎn)圖取法平移協(xié)同工作計(jì)算方法把所有剪力墻合并為總剪力墻，所有框架合并為總框架，協(xié)同工作計(jì)算主要解決荷載在總剪力墻和總框架之間地分配，得到總剪力墻和總框架的內(nèi)力，并計(jì)算側(cè)向位移。每片剪力墻的內(nèi)力，按各片墻等效抗彎剛度進(jìn)行再分配，各個(gè)柱子的水平剪力也將按每個(gè)柱子的D值進(jìn)行再分配。2、總剪力墻剛度的計(jì)算3、框架的剪切剛度計(jì)算：框架對(duì)剪力墻的彈性反力與框架的剪切剛度（側(cè)移剛度）有關(guān)。用D值法：由前面所學(xué)，D值的物理意義是桿端有單位相對(duì)水平位移時(shí)所需的剪力?？蚣芸雇苿?/p>

8、度：當(dāng)為任意變形時(shí)（轉(zhuǎn)角）框架所受的剪力：就是框架所受的力，也就是框架給剪力墻的彈性反力。 二、框架剪力墻鉸接體系的基本方程及內(nèi)力計(jì)算1、基本假定1）框架與剪力墻之間沒(méi)有彎矩傳遞，僅傳遞軸力2）綜合連桿沿高度方向連續(xù)，其作用以等代分布力Pf代替2、計(jì)算簡(jiǎn)圖P117 公式6.12令：（6.12） 解：倒三角形水平荷載 均布水平荷載 頂部集中荷載用彎矩系數(shù)、剪力系數(shù)、位移系數(shù)來(lái)表示：三、框架剪力墻剛接體系的基本方程及內(nèi)力計(jì)算 1、基本假定1）綜合連梁既包括框架與剪力墻之間的聯(lián)系梁，也包括墻肢之間的聯(lián)系梁2）綜合連梁連續(xù)化后，除有軸向分布力Pf外，還有分布剪力引起的約束

9、彎矩3）為簡(jiǎn)化計(jì)算，將約束彎矩全部作用在綜合剪力墻上，沿豎向分布的力矩m(x)2、計(jì)算簡(jiǎn)圖3、連梁約束彎矩的計(jì)算連梁的種類(lèi)連桿對(duì)剪力墻墻肢的約束彎矩m(x)的計(jì)算：P125 公式6.31（6.31） 5、剛接體系內(nèi)力計(jì)算步驟：（1）由體系的及查表求得、VW （2）計(jì)算框架廣義剪力 （3）計(jì)算總框架的總剪力和連梁的總約束彎矩（4）總剪力墻的剪力第三節(jié)框架剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作性能1、:反映綜合框架與綜合剪力墻剛度之比的參數(shù)，稱為框架剪力墻結(jié)構(gòu)剛度特征值。是影響框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力、變形性能的主要參數(shù)。系數(shù)稱為框架結(jié)構(gòu)的剛度特征值，即純剪結(jié)構(gòu)，即相當(dāng)于純框架結(jié)構(gòu)。、位移曲線：很小時(shí)

10、，剪力墻變形呈彎曲型，墻起主要作用；很大時(shí)，框架的作用愈來(lái)愈大，結(jié)構(gòu)位移曲線逐漸變成剪切型，當(dāng)時(shí)，位移曲線介于兩者之間，下部略帶彎曲型，而上部略帶剪切型，呈反S型，稱為彎剪型變形，此時(shí)上下層間變形較為均勻。 框剪結(jié)構(gòu)變形曲線、荷載與剪力分布特征：剪力墻下部剪力PW大于外荷載P，上部荷載逐漸減小，頂部有反向的集中力?？蚣芟虏孔饔弥?fù)荷載，上部變?yōu)檎奢d，頂部有集中力。由變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生的相互作用的頂部集中力是剪力墻及框架頂部剪力不為零的原因。、框剪結(jié)構(gòu)剪力分配：純框架結(jié)構(gòu)中，每片框架的剪力都是下大上小，頂部為零。而在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架所受的剪力卻是底部為零，下小上大。純框架結(jié)構(gòu)的控制部

11、位在下部樓層。而框剪結(jié)構(gòu)中的框架，控制部位在結(jié)構(gòu)中部（x0.30.6間）甚至是頂層，兩者的內(nèi)力分布規(guī)律完全相反。因此，純框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢后，如果又增加了一些剪力墻，就必須按框剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，否則不能保證框架部分的上部樓層的安全。6.4框架剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求1、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻豎向和水平分布鋼筋的配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí)均不應(yīng)小于0.25%，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)均不應(yīng)小于0.20%，并應(yīng)至少雙排布置。各排分布鋼筋之間應(yīng)設(shè)置拉筋，拉筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不應(yīng)大于600mm。2、帶邊框剪力墻的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：1）帶邊框剪力墻的截面厚度應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二級(jí)剪力墻的底部加強(qiáng)部位均不應(yīng)小于200mm，且不應(yīng)小于層高的1/16；（2）除第1項(xiàng)以外的其他情況下不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng)小于層高的1/20；2）剪力墻的水平鋼筋應(yīng)全部錨入邊框柱內(nèi)，錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于la（非抗震設(shè)計(jì)）或laE（抗震設(shè)計(jì)）；3）帶邊框剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜與邊框柱相同；4）與剪力墻重合的框架梁可保留，亦可做成寬度與墻厚相同的暗梁，暗梁截面高度可取墻厚的2倍或與該片框架梁截面等高，暗梁的配筋可按構(gòu)造配置且應(yīng)符合一般框架梁相應(yīng)抗震等級(jí)的最小配筋要求；5）剪力墻截面宜按工字形設(shè)計(jì)，其端部的