第10章-框架-剪力墻結構

第十四章框架-剪力墻結構14.1概述框架—剪力墻結構體系是在框架體系的基礎上增設一定數(shù)量是橫向和縱向剪力墻構成雙向受力體系。框架—剪力墻結構體系特點：將框架體系和剪力墻體系結合起來，既可使建筑平面靈活布置，得到自由的使用空間，又可使整個結構抗側移剛度適當，具有良好的抗震性能。14.2結構的變形特點框架-剪力墻剪力墻框架圖5.1變形特點總的變形曲線為彎剪型位移層高在側向力作用下受力特點框架類似于豎向懸臂剪切梁，其變形曲線屬于剪切型，即層間位移角自上而下逐層增大。剪力墻是豎向懸臂彎曲結構，其變形曲線屬于彎曲型的，樓層越高水平位移增長越大。在框架—剪力墻體系中，框架和剪力墻不能自由地變形，而必須滿足變形協(xié)調條件，框架—剪力墻結構體系的變形曲線介于框架和剪力墻側移曲線之間的一條曲線，它屬于彎剪型。結構的層間位移角是評估結構水平荷載下受力性能的一個重要指標，層間位移角大，結構構件的破壞就嚴重。純框架結構在側向力作用下，層間位移角最大出現(xiàn)在底層，而純剪力墻結構層間位移角最大出現(xiàn)在結構頂層。在框架—剪力墻結構體系中，由于樓蓋的協(xié)調作用，使得框架與剪力墻之間的相互制約，各層的層間位移角較為均勻，有效減輕結構在水平作用下的破壞程度。14.3框架-剪力墻結構的受力特點框架-剪力墻結構是由框架和剪力墻兩類抗側力單元組成，這兩類抗側力單元的變形和受力特點不同。剪力墻的變形以彎曲型為主，框架的變形以剪切型為主。在框-剪結構中，框架和剪力墻由樓蓋連接起來而共同變形。剪力墻負擔大部分水平力；另外，框架和剪力墻分擔水平力的比例，房屋上部、下部是變化的。

在房屋下部，由于剪力墻變形增大，框架變形減小，使得下部剪力墻擔負更多剪力，而框架下部擔負的剪力較少。在上部，情況恰好相反，剪力墻擔負外載減小，而框架擔負剪力增大。這樣，就使框架上部和下部所受剪力均勻化。從協(xié)同變形曲線可以看出，框架結構的層間變形在下部小于純框架，在上部小于純剪力墻，因此各層的層間變形也將趨于均勻化。框剪結構體系中框架與剪力墻分擔的水平荷載框剪結構體系中框架與剪力墻分擔的水平剪力14.4框架-剪力墻結構的計算簡圖計算思路（1）求某一方向的內力時，將該方向各片剪力墻合并成一片總剪力墻，將該方向各榀框架合并成一榀總框架，將該方向同一層的各根連梁合并成一根總連梁，對總剪力墻、總框架和總連梁進行協(xié)同的工作分析，解決水平荷載在總剪力墻和總框架之間的分配，求得總剪力墻和總框架的總內力，并計算結構的側向位移。（2）按等效抗彎剛度比，將總剪力墻的內力分配給每片墻，將總框架的總剪力按每個柱的抗側剛度分配給框架的各柱。計算簡圖計算簡圖是在上述基本假定的基礎上畫出的，框架剪力墻結構除平面假定外尚須補充兩點（1）樓板在自身平面內的剛度無限大，這一假定保證了整個框架和剪力墻連成一體，沒有相對變形。（2）在水平地震作用下房屋不會產生沿豎軸的扭轉，可用概念設計，使房屋的質量中心與剛度中心相同。計算簡圖又分為鉸接體系和剛接體系鉸接體系剛接體系鉸接體系剛接體系框架和剪力墻是通過樓板的作用連接在一起的。因假定樓板在平面內的剛度為無窮大，所以樓板能夠保證同一樓層內各點有相同的水平位移，但樓板在平面外的剛度很弱，計算時假定其平面外的剛度為零。因此，它對各平面抗側力結構不產生約束彎矩，計算簡圖中樓板的兩端為鉸接，鏈桿代表剛性樓蓋，不考慮其軸向變形。由于連梁對墻肢會產生約束彎矩，為了簡單，常將連梁與漏感鏈桿的作用綜合為總鏈桿。剪力墻和總連桿間用剛結，表示剪力墻平面內的連梁對墻有轉動約束，即能起到連梁的作用，框架與總連桿間用鉸結，表示樓蓋鏈桿的作用。1.框剪結構體系變形能力優(yōu)于剪力墻結構體系框架具有很好的延性，而剪力墻的延性較差，它們結合在一起延性就比較好?？蚣艚Y構體系的抗震性能也優(yōu)于框架結構框架的抗側移剛度小，側向位移大。2.框剪結構體系具有良好的抗震性能主要表現(xiàn)在該體系有多道抗震防線小震作用，主要是剪力墻承受水平荷載；中震作用下，框架與剪力墻共同工作；在大震作用下，剛度較大的剪力墻充當?shù)谝坏揽拐鸱谰€，隨著剪力墻的開裂，剛度退化，框架才開始在保持結構穩(wěn)定及防止結構倒塌上發(fā)揮作用。14.5框架-剪力墻結構的抗震性能抗震設防烈度6度7度8度9度結構高（mm)≤60＞60≤60＞60≤60＞60≤50框架四三三二二一一剪力墻三二一一一框架—剪力墻結構的抗震等級剪力墻是主要的抗側力構件，而框架位于次要地位，因此在相同的設防烈度和結構高度時，框剪結構中的框架的抗震等級比純框架結構體系低；框剪結構中的剪力墻的抗震等級比純剪力墻結構體系高；一、一般要求和截面尺寸要求14.6結構的布置要求結構形式非抗震設計抗震設防烈度6度7度8度9度現(xiàn)澆13013012010050裝配整體式1001009070不宜采用框架—剪力墻結構適用的最大高度框架—剪力墻結構高厚比限制非抗震設計抗震設防烈度6度7度8度9度55544剪力墻之間樓、屋蓋的長寬比樓、屋蓋類型非抗震設計抗震設防烈度6度7度8度9度現(xiàn)澆44432裝配整體式3332.5不宜采用框架-剪力墻結構體系:框架的梁、柱截面要求，與框架結構體系中的基本要求相同，框架梁的截面可根據荷載情況及柱網尺寸而定，梁截面高度一般可取跨度的1/10左右，對于抗震設計的情況，縱向框架與橫向框架都應按主梁來設計.框架柱的截面，對于非抗震設計的情況，根據荷載情況確定；對于抗震設計的情況，還應滿足框架柱軸壓比限制的要求，以保證柱子的延性。剪力墻是框架—剪力墻結構中重要的抗側移構件，應沿兩個方向同時布置，并使兩個方向的自震周期比較接近。在非抗震設計條件下，也允許只設橫向剪力墻而不設縱向剪力墻，由框架承擔全部的縱向水平荷載。剪力墻的布置原則：均勻、對稱、分散、周邊均勻、分散——要求剪力墻的片數(shù)多，且每片的剛度不要太大，在樓層平面內均勻布開。對稱、周邊——是高層建筑抵抗扭轉的要求。二、結構布置原則三、剪力墻布置的位置要求布置位置1豎向荷載較大處；2.建筑平面復雜部位或平面形狀變化處；3.樓梯間和電梯間處；4.橫向剪力墻宜布置在接近房屋端部，但又不在建筑物盡端的部位。5.縱向剪力墻宜布置在中部附近。6.考慮施工支模困難，一般不在伸縮縫、沉降縫和防震縫兩側同時布置剪力墻。當一側布置墻后，另一側的剪力墻可內推一個柱間。要求1.框架—剪力墻結構中，縱橫向剪力墻宜互相交聯(lián)布置成L形、T形、□形，以使縱橫墻可以互相作為對方的翼緣，從而提高剪力墻的強度和剛度。2.剪力墻宜貫通建筑物的全高，且剪力墻的厚度宜沿高度逐漸減小。3.剪力墻中心線應與框架中心線重合，任何情況下剪力墻中心線偏離框架中心線的距離不宜大于柱子寬度的1/4。4.剪力墻在各樓層開設較大洞口宜上下對齊，洞口面積與墻面面積的比值不宜大于1/6，洞口梁高不宜小于層高的1/5。5.為了保證剪力墻具有足夠的延性，總高度與總長度之比H/L＜2。且連成一片的單個墻肢長度≤8m。否則按剪力墻開洞的基本要求開洞。樓板形式非抗震設計抗震設防烈度6度、7度8度9度現(xiàn)澆≤5B、且≤60m≤4B、且≤50m≤3B、且≤40m≤2B、≤30m