剪力墙与框剪结构

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框剪布局受力特性及剪力墙用量计算的价值表达3600字

框剪布局受力特性及剪力墙用量计算的价值表达3600字1框-剪布局在建筑中的应用思路高层建筑是社会经济进展和科学技术进步的产物。城市人口集中，用地慌张以及商业竞争的强烈化，促进了高层建筑的展现和不断进展。在高层建筑布局设计中，水平荷载是设计的主要操纵因素之一。分析水平荷载与布局体系的关系，根据建筑高度、尺寸和其他条件，选择经济而有效的布局类型和布局体系，便成为布局设计的首要问题。高层建筑的布局体系，主要有框架布局体系，剪力墙结构体系，框架-剪力墙布局体系（简称框剪布局体系），筒体布局体系和巨型（超级）布局体系等。这些体系的受力特点、抗争水平荷载的才能、侧向刚度和抗震性能等都各有不同。框架布局侧向刚度差，抗争水平荷载的才能较差，底部层间位移大轻易引起非布局性破坏和次生苦难，对抗震不利，但它具有空间大，平面布置生动，立面处理丰富等优点。而剪力墙布局那么相反，抗侧力强度和刚度均很大，但平面布置不生动，不适应大空间的要求。而框剪布局却有框架布局与剪力墙布局两者的优点，把两种布局体系结合起来，在同一布局单元中同时采用框架和剪力墙布局，共同承受竖向和水平荷载，起到了取长补短的作用，因而它广泛地应用于高层办公建筑，旅馆建筑等高层公共建筑中。

从我国高层建筑的进展处境来看，可以看到框剪布局在高层建筑中的应用是分外广泛的。我国内地高层建筑从20世纪50年头开头自行设计和建立，20世纪50年头末在北京建成了一批高层公共建筑，其中就有较多的建筑采用了框剪布局，如民族饭店（14层），民族宫（13层）。其后在全国三十多个大中城市修建了一批高层旅馆，办公楼，公寓，住宅，其中不少工程采用了框剪布局，如北京饭店东楼（18层），上海大名饭店（21层），上海宾馆（27层），深圳商业中心（20层），北京香格里拉饭店（26层），南京市玄武饭店（主楼22层）等。

2受力特性分析框-剪布局体系的工程应用说明，框-剪布局是框架和剪力墙两种布局的有机结合。通常处境下，框架是框一剪布局的主要竖向受力构件，而剪力墙是框-剪布局的主要抗侧向受力构件，框架和剪力墙两种不同的布局形式通过刚性楼盖体系而协同工作，起到了相互间取长补短的作用。框架布局的变形特性具有剪切型的特点，位移越向上增长越慢，成内收形开口曲线。剪力墙布局的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征，位移越往上增大越快，成外弯形开口曲线。而在框-剪布局中，框架和剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼盖连接在一起共同抗争水平力，布局水平位移特征处于框架和剪力墙之间，为反S型曲线，是弯剪型。因此，在框-剪布局中，剪力墙在下部楼层变形小，承受了近80%以上的水平剪力，而在上部楼层，框架变形小，可以辅助剪力墙工作，抵御剪力墙的外拉变形，从而承受很大的水平剪力。所以，框-剪布局是框架和剪力墙两种布局水平变形的有机协调，从而达成裁减布局变形，巩固布局侧向刚度，提高布局抗震才能的目的，在布局设计中具有很强的适用性。

式中：为建筑总高度；

为框架平均总刚度；

剪力墙折算总抗侧刚度。

工程实践说明：

①过小，布局变形曲线呈弯剪型，即剪力墙用量过多，此时，布局刚度增大，自振周期缩短，地震力相应增加，布局延性降低，尤其对框架顶部几层极为不利。

一般说来，剪力墙数量增多对抗震有利，但超过必要限度也是不合理和不经济的，为了使框架充分发挥作用，剪力墙刚度不宜过大，应使。

②过大，布局变形曲线呈剪弯型，即剪力墙用量过少，布局刚度较差，常不得志变形要求，同时，框架受力过大，梁柱截面尺寸加大，导致不经济，因此，剪力墙刚度不能过小，应使。

3影响因素探讨框-剪布局中，剪力墙的布置和用量是由框架、剪力墙的受力特性并结合建筑物的功能、布置来抉择的。因此，影响剪力墙用量的因素应主要从以下几个方面加以考虑：

1）剪力墙的用量与框一剪布局的平面布置有关。剪力墙是框-剪布局中主要抗侧力构件，一般按照“平匀、对称、分散、周边”的原那么布置。

2）剪力墙的用量与布局自振周期紧密相关。布局自振周期随剪力墙刚度增大而变短，对于对比正常的框-剪布局，布局自振周期大致为：

式中：分别为布局第1、2、3自振周期；

为建筑物总层数。

3）剪力墙用量与布局地震力大小直接相关。布局总水平地震作用随剪力墙刚度的增大而加大，对于截面尺寸、布局布置都对比正常的布局，其底部剪力大约在下述范围内：

七度Ⅱ类场地土：

八度Ⅱ类场地土：

当布局底部剪力小于上述数值时，宜适当增加剪力墙用量，提高布局刚度，适当增大地震力以保证安好；

反之，地震力过大，宜适当裁减剪力墙用量，以求得适合的经济技术指标。

4）在确定剪力墙用量时，务必考虑框架刚度。框—剪布局中，框架和剪力墙是通过平面内刚度无限大的楼盖来共同作用的，由于楼盖在水平力作用下会有确定的变形，使刚度较小的框架承受的实际水平力较计算值大。此外，框架是框一剪布局抗争地震力的其次道防线，有必要提高其设计地震力，布局设计时，应有必要的强度储蓄。因此，在地震力作用下，要求框架剪力：

式中：为全部框架柱的总剪力；

为布局的底部剪力；

为框架柱的最大楼层剪力。

当。时，说明框架抗剪刚度缺乏，应加大框架梁柱截面。当时，说明框架抗剪刚度过大，宜裁减框架梁柱截面。

4合理用量计算研究框-剪布局中，剪力墙的用量应适当、合理，既能充分发挥框架的抗侧才能，又能得志布局抗震和变形的要求，这样的布局才是较经济和合理的。根据框-剪布局刚度特征值有：

所以：

式中：为剪力墙总刚度；

为框架柱总刚度；

为建筑物总层数；

为建筑物层高；

为框架结点转动系数；

底层柱，其中为框架结点梁柱线刚度比。

建筑平面确定后，根据构件刚度、强度和柱最大轴压比限值要求，通过预估楼面荷载从而确定梁柱截面尺寸。因此框架柱总刚度、框架结点转动系数便可算得。根据框-剪布局的受力特性，要求，这样，把上述数据代入公式，便可求得所需剪力墙的总刚度从而求得剪力墙的合理用量。

5竖向荷载问题研究在高层建筑布局设计中，随着建筑物高度的增加，竖向荷载的作用逐步退居次要地位，而水平荷载作用那么上升为主要的操纵地位。然而，通过对上述两幢框—剪布局建筑物的内力分析察觉，框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力数值较大，水平位移值也较大。因此，在框-剪布局设计中，竖向荷载作用下的水平作用效应也应予综合考虑。

1）应尽量裁减竖向荷载的偏心作用对布局产生的不利影响。由于框架的轴向变形引起的水平位移与剪力墙弯曲变形引起的水平位移不一致，使框架和剪力墙之间存在着相互作用的水平力，从受力的角度分析，若疏忽了竖向荷载所引起的框架与剪力墙间的水平力变化，对剪力墙来说是偏于安好的，而对于框架来说是偏于担心全的。

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