第10章-框架-剪力墙结构

第十四章框架-剪力墙结构14.1概述框架—剪力墙结构体系是在框架体系的基础上增设一定数量是横向和纵向剪力墙构成双向受力体系。框架—剪力墙结构体系特点：将框架体系和剪力墙体系结合起来，既可使建筑平面灵活布置，得到自由的使用空间，又可使整个结构抗侧移刚度适当，具有良好的抗震性能。14.2结构的变形特点框架-剪力墙剪力墙框架图5.1变形特点总的变形曲线为弯剪型位移层高在侧向力作用下受力特点框架类似于竖向悬臂剪切梁，其变形曲线属于剪切型，即层间位移角自上而下逐层增大。剪力墙是竖向悬臂弯曲结构，其变形曲线属于弯曲型的，楼层越高水平位移增长越大。在框架—剪力墙体系中，框架和剪力墙不能自由地变形，而必须满足变形协调条件，框架—剪力墙结构体系的变形曲线介于框架和剪力墙侧移曲线之间的一条曲线，它属于弯剪型。结构的层间位移角是评估结构水平荷载下受力性能的一个重要指标，层间位移角大，结构构件的破坏就严重。纯框架结构在侧向力作用下，层间位移角最大出现在底层，而纯剪力墙结构层间位移角最大出现在结构顶层。在框架—剪力墙结构体系中，由于楼盖的协调作用，使得框架与剪力墙之间的相互制约，各层的层间位移角较为均匀，有效减轻结构在水平作用下的破坏程度。14.3框架-剪力墙结构的受力特点框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙两类抗侧力单元组成，这两类抗侧力单元的变形和受力特点不同。剪力墙的变形以弯曲型为主，框架的变形以剪切型为主。在框-剪结构中，框架和剪力墙由楼盖连接起来而共同变形。剪力墙负担大部分水平力；另外，框架和剪力墙分担水平力的比例，房屋上部、下部是变化的。

在房屋下部，由于剪力墙变形增大，框架变形减小，使得下部剪力墙担负更多剪力，而框架下部担负的剪力较少。在上部，情况恰好相反，剪力墙担负外载减小，而框架担负剪力增大。这样，就使框架上部和下部所受剪力均匀化。从协同变形曲线可以看出，框架结构的层间变形在下部小于纯框架，在上部小于纯剪力墙，因此各层的层间变形也将趋于均匀化。框剪结构体系中框架与剪力墙分担的水平荷载框剪结构体系中框架与剪力墙分担的水平剪力14.4框架-剪力墙结构的计算简图计算思路（1）求某一方向的内力时，将该方向各片剪力墙合并成一片总剪力墙，将该方向各榀框架合并成一榀总框架，将该方向同一层的各根连梁合并成一根总连梁，对总剪力墙、总框架和总连梁进行协同的工作分析，解决水平荷载在总剪力墙和总框架之间的分配，求得总剪力墙和总框架的总内力，并计算结构的侧向位移。（2）按等效抗弯刚度比，将总剪力墙的内力分配给每片墙，将总框架的总剪力按每个柱的抗侧刚度分配给框架的各柱。计算简图计算简图是在上述基本假定的基础上画出的，框架剪力墙结构除平面假定外尚须补充两点（1）楼板在自身平面内的刚度无限大，这一假定保证了整个框架和剪力墙连成一体，没有相对变形。（2）在水平地震作用下房屋不会产生沿竖轴的扭转，可用概念设计，使房屋的质量中心与刚度中心相同。计算简图又分为铰接体系和刚接体系铰接体系刚接体系铰接体系刚接体系框架和剪力墙是通过楼板的作用连接在一起的。因假定楼板在平面内的刚度为无穷大，所以楼板能够保证同一楼层内各点有相同的水平位移，但楼板在平面外的刚度很弱，计算时假定其平面外的刚度为零。因此，它对各平面抗侧力结构不产生约束弯矩，计算简图中楼板的两端为铰接，链杆代表刚性楼盖，不考虑其轴向变形。由于连梁对墙肢会产生约束弯矩，为了简单，常将连梁与漏感链杆的作用综合为总链杆。剪力墙和总连杆间用刚结，表示剪力墙平面内的连梁对墙有转动约束，即能起到连梁的作用，框架与总连杆间用铰结，表示楼盖链杆的作用。1.框剪结构体系变形能力优于剪力墙结构体系框架具有很好的延性，而剪力墙的延性较差，它们结合在一起延性就比较好。框剪结构体系的抗震性能也优于框架结构框架的抗侧移刚度小，侧向位移大。2.框剪结构体系具有良好的抗震性能主要表现在该体系有多道抗震防线小震作用，主要是剪力墙承受水平荷载；中震作用下，框架与剪力墙共同工作；在大震作用下，刚度较大的剪力墙充当第一道抗震防线，随着剪力墙的开裂，刚度退化，框架才开始在保持结构稳定及防止结构倒塌上发挥作用。14.5框架-剪力墙结构的抗震性能抗震设防烈度6度7度8度9度结构高（mm)≤60＞60≤60＞60≤60＞60≤50框架四三三二二一一剪力墙三二一一一框架—剪力墙结构的抗震等级剪力墙是主要的抗侧力构件，而框架位于次要地位，因此在相同的设防烈度和结构高度时，框剪结构中的框架的抗震等级比纯框架结构体系低；框剪结构中的剪力墙的抗震等级比纯剪力墙结构体系高；一、一般要求和截面尺寸要求14.6结构的布置要求结构形式非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度现浇13013012010050装配整体式1001009070不宜采用框架—剪力墙结构适用的最大高度框架—剪力墙结构高厚比限制非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度55544剪力墙之间楼、屋盖的长宽比楼、屋盖类型非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度现浇44432装配整体式3332.5不宜采用框架-剪力墙结构体系:框架的梁、柱截面要求，与框架结构体系中的基本要求相同，框架梁的截面可根据荷载情况及柱网尺寸而定，梁截面高度一般可取跨度的1/10左右，对于抗震设计的情况，纵向框架与横向框架都应按主梁来设计.框架柱的截面，对于非抗震设计的情况，根据荷载情况确定；对于抗震设计的情况，还应满足框架柱轴压比限制的要求，以保证柱子的延性。剪力墙是框架—剪力墙结构中重要的抗侧移构件，应沿两个方向同时布置，并使两个方向的自震周期比较接近。在非抗震设计条件下，也允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力墙，由框架承担全部的纵向水平荷载。剪力墙的布置原则：均匀、对称、分散、周边均匀、分散——要求剪力墙的片数多，且每片的刚度不要太大，在楼层平面内均匀布开。对称、周边——是高层建筑抵抗扭转的要求。二、结构布置原则三、剪力墙布置的位置要求布置位置1竖向荷载较大处；2.建筑平面复杂部位或平面形状变化处；3.楼梯间和电梯间处；4.横向剪力墙宜布置在接近房屋端部，但又不在建筑物尽端的部位。5.纵向剪力墙宜布置在中部附近。6.考虑施工支模困难，一般不在伸缩缝、沉降缝和防震缝两侧同时布置剪力墙。当一侧布置墙后，另一侧的剪力墙可内推一个柱间。要求1.框架—剪力墙结构中，纵横向剪力墙宜互相交联布置成L形、T形、□形，以使纵横墙可以互相作为对方的翼缘，从而提高剪力墙的强度和刚度。2.剪力墙宜贯通建筑物的全高，且剪力墙的厚度宜沿高度逐渐减小。3.剪力墙中心线应与框架中心线重合，任何情况下剪力墙中心线偏离框架中心线的距离不宜大于柱子宽度的1/4。4.剪力墙在各楼层开设较大洞口宜上下对齐，洞口面积与墙面面积的比值不宜大于1/6，洞口梁高不宜小于层高的1/5。5.为了保证剪力墙具有足够的延性，总高度与总长度之比H/L＜2。且连成一片的单个墙肢长度≤8m。否则按剪力墙开洞的基本要求开洞。楼板形式非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度现浇≤5B、且≤60m≤4B、且≤50m≤3B、且≤40m≤2B、≤30m