剪力墙、框架-剪力墙结构体系

第三章剪力墙、框架—剪力墙结构体系

SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面简介国家体育场的设计方案，是经全球设计竞赛产生的，由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计事务所、ARUP工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计的“鸟巢”方案。该设计方案主体由一系列钢桁架围绕碗状坐席区编制而成，空间结构新颖，建筑和结构浑然一体，独特、美观，具有很强的震撼力和视觉冲击力。

SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面简介德梅隆赫尔佐格

SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面简介中方顾问：艾未未

SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面简介艾未未，1957年8月28日生于北京，当代中国实验艺术的领军人物，“中国艺术文件库”艺术总监。诗人艾青之子。曾任电视剧《北京人在纽约》副导演，2008北京奥运会“鸟巢”（国家体育馆）中国顾问。艾未未虽然是诗人艾青之子，却不喜欢抒情，他擅长的是颠覆：推倒既成的标准和艺术的樊篱，也包括他自己，比如放弃北京电影学院的学业。追求建筑的原始美与韵律感有人说他是建设的破坏者和破坏的建设者

SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面简介2008年3月，中国国家体育馆（鸟巢）获得英国设计博物馆评选的建筑设计奖；评委对设计的评价是：“北京国家体育场的建筑是1972年慕尼黑奥运会以来从未有过的能全面体现当代体育馆概念的设计。它蕴涵了中国作为一个现代化国家的出现，是赫尔佐格和德梅隆不平凡的职业生涯中一个辉煌的成就。”

设计博物馆在2008年3月11日的新闻发布中说，北京国家体育场是北京为迎接奥运会而推出的一系列壮观建筑项目中最为惊人的一个。这个拥有10万座位的结构代表了1972年慕尼黑奥运会时自由形态帐篷结构以来最有创新的一个设计，它一定会让伦敦2012年奥运会计划中的体育场黯然失色。它（北京国家体育场）那被称为“鸟巢”的貌似随意的钢结构是一个令人难忘的地标式建筑，在这种背景之下，观众很容易感到自己是活动的一部分。

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SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面封面简介“鸟巢”的先进技术（1）半透明膜“维护”馆内草坪

（2）“鸟巢”所用钢材皆国产

为“鸟巢”量身打造的“Q460”钢材

（3）充分利用地热资源

采用先进的环保技术是奥运场馆建设中的另一个亮点。据介绍，“鸟巢”部分区域利用地热资源，实行冷热水机组“三联供”，可同时满足夏季制冷、冬季采暖和生活热水供给。（4）施工技术填补多项国内空白

（5）验收标准为国内同类首创

SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面面上节节复复习习框架架结结构构是是指指由由梁梁和和柱柱以以刚接接或者者铰接接相连连接接而而成成构构成成承承重重体体系系的的结结构构；；房屋屋墙体体不承承重重，，仅仅起起到到围护护和分隔隔作用用；；一般般不不超超过过15层的房房屋屋，，适适用用于于多多层层和和高高度度不不超超过过60m的高高层层建建筑筑；；框架架结结构构体体系系的的类类型型按构构件件组组成成分分：：梁板板式式结结构构，，无无梁梁式式结结构构；按施施工工方方法法分分：：现浇浇整整体体式式框框架架，，装装配配式式框框架架，，半半现现浇浇框框架架，，装装配配整整体体式式框框架架SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习梁截面尺寸确确定：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：一一般b=（1/2~1/3）h，且不宜小于于200mm。为了保证梁的的侧向稳定性性，梁截面的的高宽比（hb/bb）不宜大于4。为了防止梁发发生剪切脆性性破坏，hb不宜大于1/4净跨。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习柱截面尺寸确确定：按层高估算，柱截面高度h一般取层高的的1/15~1/20。按轴压比估算算构造要求框架柱的截面面宽度和高度度均不宜小于于300mm；圆柱截面直经经不宜小于350mm；柱截面高宽比比不宜大于3；为避免柱产生生剪切破坏，，柱净高与截截面长边之比比宜大于4。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity本课程主要内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剪力力墙墙的的概概念念和和功功能能1剪力墙结构的产生框架架结结构构在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下的的受受力力

竖向荷载作用下计算简图

M图

V图

N图SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力力墙墙的的概概念念和和功功能能框架架结结构构在在水水平平荷荷载载作作用用下下的的受受力力和和变变形形框架架结结构构在在水水平平荷荷载载下下的的受受力力梁柱柱弯弯曲曲变变形形引引起起的的侧侧移移----剪切切形形柱轴轴向向变变形形引引起起的的侧侧移移----弯曲曲形形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剪力墙的的概念和和功能2剪力墙的概念剪力墙(ShearWall)：又称抗抗风墙或或抗震墙墙、结构构墙。房房屋或构构筑物中中主要承受风荷载或地震作用用引起的水水平荷载载的墙体体。现浇剪力力墙与周周边梁、、柱同时时浇筑，，整体性性好。增加结构的刚刚度、强度及及抗倒塌能力力。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概念念和功能3剪力墙与承重墙的区别墙根据受力特特点可以分为为承重墙和剪力墙，承重墙以承受竖向荷载为主，如砌体体墙；剪力墙以承受水平荷载为主。在抗震设防区区，水平荷载载主要由水平平地震作用产产生，因此剪剪力墙有时也也称为抗震墙。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity概念由框架与剪力墙组合而成的结结构体系。在在整个框架－－剪力墙结构构体系中，框框架与剪力墙墙同时存在，，剪力墙承担绝绝大部分的水水平荷载，而框架则承担竖向荷载为主，两者共共同受力，合合理分工。2框架—剪力墙结构3.2剪力墙结构的的类型、特点点和适用范围围1剪力墙结构的类型框架剪力墙结结构剪力墙结构框支剪力墙结结构SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架－剪力墙墙结构3.2剪力墙结构的的类型、特点点和适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.2剪力墙结构的的类型、特点点和适用范围围特点受力特特点：：剪力墙墙承担担绝大大部分分的水水平荷荷载，框架承担竖向荷荷载为主变形特特点:1）在水水平荷荷载作作用下下，单单独剪力墙墙的变变形曲曲线以以弯曲曲变形形为主；；单独框框架的的变形形曲线线以整整体剪剪切变变形为主。。2）在框架-剪力墙墙结构构中，其其变形曲曲线介介于弯弯曲型型与整整体剪剪切型型之间间。在结结构下下部，，剪力力墙的的位移移比框框架小小，墙墙将框框架向向左拉拉，框框架将将墙向向右拉拉；在在结构构上部部，剪剪力墙墙的位位移比比框架架大，，框架架将墙墙向左左推，，墙将将框架架向右右推。。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3）二者者之间间存在在协同同工作作使框框架-剪力墙墙结构构的侧侧移大大大减减小，，内力力分布布更趋趋合理理。3.2剪力墙墙结构构的类类型、、特点点和适适用范范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.2剪力墙墙结构构的类类型、、特点点和适适用范范围适用范范围适用于于25层以下下的房屋屋，最最高不超过过30层；适用于于旅馆馆、公公寓住住宅等等；按我国国抗震震设计计规范范，在在非地震震区，高度度可达达120米左右，，在7度抗震震设防防区，可达达100米左右，，在8度抗震震设防防区，可达达90米左右，，9度抗震设设防，，则不不超过过40米;建筑物物的高高宽比比不宜宜大于于4～5。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架－－剪力力墙结结构的的剪力力墙布布置典典型平平面3.2剪力墙墙结构构的类类型、、特点点和适适用范范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity概念普通剪剪力墙墙结构构是全部由由剪力力墙组成的的结构构体系系，其其墙体体的布布置实实际上上等于于将砌砌体结结构的的块体体承重重墙换换成现现浇的的钢筋筋混凝凝土墙墙。3剪力墙结构3.2剪力墙墙结构构的类类型、、特点点和适适用范范围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为满满足足高高层层建建筑筑多多功功能能、、综综合合用用房房的的需需要要，，顶顶部部楼楼层层采采用用普普通通剪剪力力墙墙结结构构以以满满足足旅旅馆馆和和住住宅宅的的要要求求，，中中部部办办公公用用房房则则需需要要中中、、小小室室内内空空间间同同时时存存在在，，则则宜宜采采用用框架－剪力墙墙结构，底部做做商店或停车车场需要大空空间，则宜加加大柱网，尽尽量减少墙体体，这样的结结构布置称为为框支剪力墙墙结构。3框支—剪力墙结构3.2剪力墙结构的的类型、特点点和适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框支剪力墙结结构由于结构构底部与上部部结构刚度不不同，易产生生突变，故抗震性差。对抗震要求求较高的房屋屋，宜经过专专门的试验研研究后方可使使用框支剪力力墙结构。3.2剪力墙结构的的类型、特点点和适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框支剪力墙结结构3.2剪力墙结构的的类型、特点点和适用范围围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity1剪力墙的形状3.3剪力墙的布置置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.3剪力墙的布置置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2剪力墙的布置3.3剪力墙的布置置总则房屋平、立面面简单匀称；；剪力墙应合理理地、尽可能能多地离开重重心，剪力墙应使抗抗侧力结构的的刚度中心与与水平荷载的的合理作用线线接近或重合合；剪力墙宜自下下到上连续布布置，避免刚刚度突变。尽可能采取措措施增加剪力力墙的竖向荷荷载。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2剪力墙的布置3.3剪力墙的布置置剪力墙结构宜沿主轴方向向双向或多向向布置，不同同方向的剪力力墙宜联结在在一起，应尽尽量拉通、对对直；抗震设设计时，宜使使两个方向侧侧向刚度接近近；剪力墙墙墙肢截面宜简简单、规则。。剪力墙布置不不宜太密，使使结构具有适适宜的侧向刚刚度；若侧向向刚度过大，，不仅加大自自重，还会使使地震力增大大。剪力墙长度较较大时，可通通过开设洞口口将长墙分成成若干均匀的的独立墙段。。墙段的长度度不宜大于8m。剪力墙的门窗窗洞口宜上下下对齐，成列列布置。宜避避免使用错洞洞墙和叠合错错洞墙。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity对于矩形、L形、T形平面，剪力力墙沿两个正交的主主轴方向布置；对于三三角形平面、、T形平面，剪力力墙沿三个方方向布置；对对于正方形、、圆形和弧形形平面，剪力力墙可沿径向及及环向向布置置。。剪力墙墙的的数数量量在在方方案案设设计计阶阶段段就就要要合合理理地地确确定定，，尽尽量量对对称称、、均均匀匀，，且且数数量量适适当当。剪剪力力墙墙长长度度不不宜宜过过长长，，过过长长会会导导致致结结构构刚刚度度过过大大，，加加大大抗抗震震能能力力，，不不经经济济。。剪剪力力墙墙为为6～7m的大大开开间间比比3～3.9m的小开间经济济，能降低材材料用量，增增加使用面积积。剪力墙上上的洞口宜上上下对齐，并并列布置。3.3剪力墙的布置置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.3剪力墙的布置置框架—剪力墙结构(1)剪力墙宜均匀匀布置在建筑筑物的周边附近、楼楼梯间、电梯梯间、平面形形状变化或恒恒载较大的部位，剪力力墙的间距不宜过大大；平面形状凹凸凸较大时，宜宜在凸出部分分的端部附近近布置剪力墙墙。(2)纵、横向剪力力墙宜组成L形、T形和匚形等形形式，以使纵墙（横横墙）可以作作为横墙（纵纵墙）的翼缘缘；楼、电梯间等等竖井宜尽量量与靠近的抗抗侧力结构结结合布置，以增强其空间间刚度和整体体性。(3)剪力墙布置不不宜过分集中中，单片剪力墙底底部承担的水水平剪力不宜宜超过结构底底部总剪力的的40%，以免结构构的刚度中心心与房屋的质质量中心偏离离过大、墙截截面配筋过多多以及不合理理的基础设计计。当剪力墙墙墙肢截面高高度过大时，，可用门窗洞口或施施工洞形成联联肢墙。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity（5）保证证框架架与剪剪力墙墙协同同工作作，其其剪力力墙的的布置置宜符符合下下列要要求：：1)横向剪剪力墙墙沿房房屋长长方向向的的间距距宜满满足下下表的的要要求，，当这些些剪力力墙之之间的的楼盖盖有较较大开开洞时时，剪剪力墙墙的间间距应应适当当减小小；2)纵向剪剪力墙墙不宜宜集中中布置置在房房屋的的两尽尽端。。（4）剪力墙墙宜贯贯通建建筑物物全高高，避避免刚刚度突突变；；剪力力墙开开洞时时，洞洞口宜宜上、、下对对齐。。抗震设设计时时，剪剪力墙墙的布布置宜宜使结结构各各主轴方方向的的侧向向刚度度接近近。3.3剪力墙墙的布布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity7.1结构布布置剪力墙墙数量量在初步步设计计阶段段，可可根据据房屋屋底层层全部部剪力力墙截截面面面积Aw和全部部柱截截面面面积Ac之和与与楼面面面积积Af的比值值，或或者采采用全全部剪剪力墙墙截面面面积积Aw与楼面面面积积Af的比值值，来来粗估估剪力力墙的的数量量。3.3剪力墙墙的布布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.4剪力墙的的主要构构造要求求1剪力墙的材料现浇钢筋筋混凝土土；混凝土强强度等级级≥C20。２剪力墙的厚度有边框时时，剪力力墙厚度度≥１/30墙体净高高，且≥≥120mm；无边框时时，剪力力墙厚度度≥１/25层高，且且≥140mm.3墙体配筋墙体厚度度＜200mm，可单层层配筋；；墙体厚度度≥200mm，应双层层配筋；；山墙及相相邻第一一道内横横墙、楼楼电梯间间及内纵纵墙应双双层配筋筋。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity根据洞口口的有无无、大小小、形状状和位置置等，剪剪力墙主主要可划划分为以以下几类类：整截面墙联肢墙壁式框架整体小开口墙3.4剪力墙的的主要构构造要求求4剪力墙的开洞SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity1）整截面面墙：几何判定定：（1）剪力墙无洞口；（2）有洞口，墙面洞口面面积不大于墙墙面总面积的的16%，且洞口间的的净距及洞口口至墙边的距距离均大于洞洞口长边尺寸寸。受力特点：可视为上端自自由、下端固固定的竖向悬臂构件。3.4剪力墙的主要要构造要求整截面墙SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotong