剪力墙、框架-剪力墙结构体系

第三三章章剪剪力力墙墙、、框框架架—剪力力墙墙结结构构体体系系SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面面封面面简简介介国家家体体育育场场的的设设计计方方案案，，是是经经全全球球设设计计竞竞赛赛产产生生的的，，由由瑞士士赫赫尔尔佐佐格格和和德德梅梅隆隆设设计计事事务务所所、ARUP工程程顾顾问问公公司司及中国国建建筑筑设设计计研研究究院院设计联合合体共同同设计的的“鸟巢巢”方案案。该设计方方案主体体由一系系列钢桁架围绕碗状状坐席区区编制而而成，空空间结构构新颖，，建筑和和结构浑浑然一体体，独特特、美观观，具有有很强的的震撼力力和视觉觉冲击力力。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介德梅隆赫尔佐格格SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介中方顾问问：艾未未未SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介艾未未，，1957年8月28日生于北北京，当当代中国国实验艺艺术的领领军人物物，“中国艺术术文件库库”艺术总监监。诗人人艾青之之子。曾曾任电视视剧《北京人在在纽约》副导演，，2008北京奥运运会“鸟巢”（国家体体育馆））中国顾顾问。艾艾未未虽虽然是诗诗人艾青青之子，，却不喜喜欢抒情情，他擅擅长的是是颠覆：：推倒既既成的标标准和艺艺术的樊樊篱，也也包括他他自己，，比如放放弃北京京电影学学院的学学业。追求建筑筑的原始始美与韵韵律感有人说他他是建设设的破坏坏者和破破坏的建建设者SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介2008年3月，中国国国家体体育馆（（鸟巢））获得英英国设计计博物馆馆评选的的建筑设设计奖；；评委对对设计的的评价是是：“北北京国家家体育场场的建筑筑是1972年慕尼黑黑奥运会会以来从从未有过过的能全全面体现现当代体体育馆概概念的设设计。它它蕴涵了了中国作作为一个个现代化化国家的的出现，，是赫尔尔佐格和和德梅隆隆不平凡凡的职业业生涯中中一个辉辉煌的成成就。””设计博物物馆在2008年3月11日的新闻闻发布中中说，北北京国家家体育场场是北京京为迎接接奥运会会而推出出的一系系列壮观观建筑项项目中最最为惊人人的一个个。这个个拥有10万座位的的结构代代表了1972年慕尼黑黑奥运会会时自由形态态帐篷结结构以来最有有创新的的一个设设计，它它一定会会让伦敦敦2012年奥运会会计划中中的体育育场黯然然失色。。它（北北京国家家体育场场）那被被称为““鸟巢””的貌似似随意的的钢结构构是一个个令人难难忘的地地标式建建筑，在在这种背背景之下下，观众众很容易易感到自自己是活活动的一一部分。。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面面简简介介“鸟巢””的先进进技术（1）半透明明膜“维维护”馆馆内草坪坪（2）“鸟巢””所用钢钢材皆国国产为“鸟巢巢”量身身打造的的“Q460”钢材（3）充分利用用地热资资源采用先进进的环保保技术是是奥运场场馆建设设中的另另一个亮亮点。据据介绍，，“鸟巢巢”部分分区域利利用地热热资源，，实行冷冷热水机机组“三三联供””，可同同时满足足夏季制制冷、冬冬季采暖暖和生活活热水供供给。（4）施工技术术填补多多项国内内空白（5）验收标准准为国内内同类首首创SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习框架结构是指指由梁和柱以以刚接或者铰接相连接而成构构成承重体系系的结构；房屋墙体不承重，仅仅起到围护和分隔作用；一般不超过过15层的房屋，适适用于多层层和高度不不超过60m的高层建筑筑；框架结构体体系的类型型按构件组成成分：梁板式结构构，无梁式式结构；按施工方法法分：现浇整体式式框架，装装配式框架架，半现浇浇框架，装装配整体式式框架SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习习梁截面尺寸寸确定：一般情况框架梁：h=（1/8~1/10）L次梁：h=（1/12～1/18）L截面宽度：：一般b=（1/2~1/3）h，且不宜小小于200mm。为了保证梁梁的侧向稳稳定性，梁梁截面的高高宽比（hb/bb）不宜大于于4。为了防止梁梁发生剪切切脆性破坏坏，hb不宜大于1/4净跨。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习习柱截面尺寸寸确定：按层高估算算，柱截面高度度h一般取层高高的1/15~1/20。按轴压比估估算构造要求框架柱的截截面宽度和和高度均不不宜小于300mm；圆柱截面直直经不宜小小于350mm；柱截面高宽宽比不宜大大于3；为避免柱产产生剪切破破坏，柱净净高与截面面长边之比比宜大于4。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity本课程主要要内容大跨度建筑屋盖结构单层刚架结构体系桁架结构体系拱式结构体系网架结构体系薄壁空间结构网壳结构悬索结构建筑结构选型砌体结构体系框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒体结构体系巨型框架结构体系多层与高层建筑结构绪论什么是建筑结构建筑结构选型的原则建筑结构与建筑设计的关系建筑结构的组成与分类SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity第三章剪剪力墙、框框架—剪力墙结构构体系3.1剪力墙的概念和功能3.2剪力墙结构的类型、特点和适用范围3.3剪力墙的布置3.4剪力墙的构造要求SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概概念和功能能1剪力墙结构的产生框架结构在在竖向荷载载作用下的的受力

竖向荷载作用下计算简图

M图

V图

N图SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概概念和功能能框架结构在在水平荷载载作用下的的受力和变变形框架结构在在水平荷载载下的受力力梁柱弯曲变变形引起的的侧移----剪切形柱轴向变形形引起的侧侧移----弯曲形SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概概念和功能能解决办法——框架柱扩大大成墙体产生了剪力力墙结构SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概概念和功能能2剪力墙的概念剪力墙(ShearWall)：又称抗风风墙或抗震震墙、结构构墙。房屋屋或构筑物物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平平荷载的墙墙体。现浇剪力墙墙与周边梁梁、柱同时时浇筑，整整体性好。。增加结构的的刚度、强强度及抗倒倒塌能力。。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概概念和功能能3剪力墙与承重墙的区别墙根据受力力特点可以以分为承重墙和剪力墙，承重墙以承受竖向荷载为主，如砌砌体墙；剪力墙以承受水平荷载为主。在抗震设防防区，水平平荷载主要要由水平地地震作用产产生，因此此剪力墙有有时也称为为抗震墙。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity概念由框架与剪力墙组合而成的的结构体系系。在整个个框架－剪剪力墙结构构体系中，，框架与剪剪力墙同时时存在，剪力墙承担担绝大部分分的水平荷荷载，而框架则承担竖向荷载为主，两者者共同受力力，合理分分工。2框架—剪力墙结构3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围1剪力墙结构的类型框架剪力墙墙结构剪力墙结构构框支剪力墙墙结构SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架－剪力力墙结构3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围特点受力特点：：剪力墙承担担绝大部分分的水平荷荷载，框架承担竖向荷载为主变形特点:1）在水平荷荷载作用下下，单独剪力墙的变变形曲线以以弯曲变形形为主；单独框架的的变形曲线线以整体剪剪切变形为主。2）在框架-剪力墙结构构中，其变形曲线介介于弯曲型型与整体剪剪切型之间间。在结构下下部，剪力力墙的位移移比框架小小，墙将框框架向左拉拉，框架将将墙向右拉拉；在结构构上部，剪剪力墙的位位移比框架架大，框架架将墙向左左推，墙将将框架向右右推。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3）二者之间间存在协同同工作使框框架-剪力墙结构构的侧移大大大减小，，内力分布布更趋合理理。3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围适用范围适用于25层以下的房屋，最最高不超过30层；适用于旅馆馆、公寓住住宅等；按我国抗震震设计规范范，在非地震区，高度可达达120米左右，在7度抗震设防防区，可达100米左右，在8度抗震设防防区，可达90米左右，9度抗震设防，，则不超过过40米;建筑物的高高宽比不宜宜大于4～5。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架－剪力力墙结构的的剪力墙布布置典型平平面3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity概念普通剪力墙墙结构是全部由剪力力墙组成的结构构体系，其其墙体的布布置实际上上等于将砌砌体结构的的块体承重重墙换成现现浇的钢筋筋混凝土墙墙。3剪力墙结构3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity适用范围由于普通剪剪力墙结构构全部由纵纵横墙体组组成，其刚刚度比框架架－剪力墙墙结构更好好，对于40层以下的高层住宅、高层旅馆、公寓十分通用。。高度要考虑虑抗震要求求，在非地地震区，高高度可达150m，地震区7度设防时为为130m左右，8度设防时为为120m左右，9度设防时为为70m左右。建筑物高宽宽比不宜大大于6。3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity剪力墙结构构平面布置置示意3.2剪力墙结构构的类型、、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity为满足高高层建筑筑多功能能、综合合用房的的需要，，顶部楼楼层采用用普通剪剪力墙结结构以满满足旅馆馆和住宅宅的要求求，中部部办公用用房则需需要中、、小室内内空间同同时存在在，则宜宜采用框架－剪剪力墙结构，底底部做商商店或停停车场需需要大空空间，则则宜加大大柱网，，尽量减减少墙体体，这样样的结构构布置称称为框支支剪力墙墙结构。。3框支—剪力墙结构3.2剪力墙结结构的类类型、特特点和适适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框支剪力力墙结构构由于结结构底部部与上部部结构刚刚度不同同，易产产生突变变，故抗震性差差。对抗震震要求较较高的房房屋，宜宜经过专专门的试试验研究究后方可可使用框框支剪力力墙结构构。3.2剪力墙结结构的类类型、特特点和适适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框支剪力力墙结构构3.2剪力墙结结构的类类型、特特点和适适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity1剪力墙的形状3.3剪力墙的的布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.3剪力墙的的布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2剪力墙的布置3.3剪力墙的的布置总则房屋平、、立面简简单匀称称；剪力墙应应合理地地、尽可可能多地地离开重重心，剪力墙应应使抗侧侧力结构构的刚度度中心与与水平荷荷载的合合理作用用线接近近或重合合；剪力墙宜宜自下到到上连续续布置，，避免刚刚度突变变。尽可能采采取措施施增加剪剪力墙的的竖向荷荷载。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2剪力墙的布置3.3剪力墙的的布置剪力墙结结构宜沿主轴轴方向双双向或多多向布置置，不同同方向的的剪力墙墙宜联结结在一起起，应尽尽量拉通通、对直直；抗震震设计时时，宜使使两个方方向侧向向刚度接接近；剪剪力墙墙墙肢截面面宜简单单、规则则。剪力墙布布置不宜宜太密，，使结构构具有适适宜的侧侧向刚度度；若侧侧向刚度度过大，，不仅加加大自重重，还会会使地震震力增大大。剪力墙长长度较大大时，可可通过开开设洞口口将长墙墙分成若若干均匀匀的独立立墙段。。墙段的的长度不不宜大于于8m。剪力墙的的门窗洞洞口宜上上下对齐齐，成列列布置。。宜避免免使用错错洞墙和和叠合错错洞墙。。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity对于矩形形、L形、T形平面，，剪力墙墙沿两个正交交的主轴轴方向布置；对对于三角角形平面面、T形平面，，剪力墙墙沿三个个方向布布置；对对于正方方形、圆圆形和弧弧形平面面，剪力力墙可沿沿径向及环环向布置。剪力墙的数数量在方方案设计计阶段就就要合理理地确定定，尽量量对称、、均匀，，且数量量适当。剪力墙墙长度不不宜过长长，过长长会导致致结构刚刚度过大大，加大大抗震能能力，不不经济。。剪力墙墙为6～7m的大开间间比3～3.9m的小开间间经济，，能降低低材料用用量，增增加使用用面积。。剪力墙墙上的洞洞口宜上上下对齐齐，并列列布置。。3.3剪力墙的的布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.3剪力墙的的布置框架—剪力墙结结构(1)剪力墙宜宜均匀布布置在建建筑物的的周边附近近、楼梯梯间、电电梯间、、平面形形状变化化或恒载载较大的部位，，剪力墙墙的间距不宜宜过大；平面形状状凹凸较较大时，，宜在凸凸出部分分的端部部附近布布置剪力力墙。(2)纵、横向向剪力墙墙宜组成成L形、T形和匚形形等形式式，以使纵墙墙（横墙墙）可以以作为横横墙（纵纵墙）的的翼缘；；楼、电梯梯间等竖竖井宜尽尽量与靠靠近的抗抗侧力结结构结合合布置，，以增强其其空间刚刚度和整整体性。。(3)剪力墙布布置不宜宜过分集集中，单片剪力力墙底部部承担的的水平剪剪力不宜宜超过结结构底部部总剪力力的40%，以免免结构的的刚度中中心与房房屋的质质量中心心偏离过过大、墙墙截面配配筋过多多以及不不合理的的基础设设计。当当剪力墙墙墙肢截截面高度度过大时时，可用用门窗洞口口或施工工洞形成成联肢墙墙。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity（5）保证框架架与剪力墙墙协同工作作，其剪力力墙的布置置宜符合下下列要求：：1)横向剪力墙墙沿房屋长长方向的的间距宜满满足下表的的要求，，当这些剪力力墙之间的的楼盖有较较大开洞时时，剪力墙墙的间距应应适当减小小；2)纵向剪力墙墙不宜集中中布置在房房屋的两尽尽端。（4）剪力墙宜贯贯通建筑物物全高，避避免刚度突突变；剪力力墙开洞时时，洞口宜宜上、下对对齐。抗震设计时时，剪力墙墙的布置宜宜使结构各各主轴方向的的侧向刚度度接近。3.3剪力墙的布布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity7.1结构布置剪力墙数量量在初步设计计阶段，可可根据房屋屋底层全部部剪力墙截截面面积Aw和全部柱截截面面积Ac之和与楼面面面积Af的比值，或或者采用全全部剪力墙墙截面面积积Aw与楼面面积积Af的比值，来来粗估剪力力墙的数量量。3.3剪力墙的布布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.4剪力墙的主主要构造要要求1剪力墙的材料现浇钢筋混混凝土；混凝土强度度等级≥C20。２剪力墙的厚度有边框时，，剪力墙厚厚度≥１/30墙体净高，，且≥120mm；无边框时，，剪力墙厚厚度≥１/25层高，且≥≥140mm.3墙体配筋墙体厚度＜＜200mm，可单层配配筋；墙体厚度≥≥200mm，应双层配配筋；山墙及相邻邻第一道内内横墙、楼楼电梯间及及内纵墙应应双层配筋筋。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity根据洞口的的有无、大大小、形状状和位置等等，剪力墙墙主要可划划分为以下下几类：整截面墙联肢墙壁式框架整体小开口墙3.4剪力墙的主主要构造要要求4剪力墙的开洞SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity1）整截面墙墙：几何判定：：（1）剪力墙无洞口；（2）有洞口，墙面洞口口面积不大大于墙面总总面积的16%，且洞口间间的净距及及洞口至墙墙边的距离离均大于洞洞口长边尺尺寸。受力特点：可视为上端端自由、下下端固定的的竖向悬臂构件。3.4剪力墙的主主要构造要要求整截面墙SouthwestJiaotongUniversitySou