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封面上节复复习框架结构是指由由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成成承重体系的结结构；房屋墙体不承重，仅起到到围护和分隔作用；一般不超过15层的房屋，适用于于多层和高度不不超过60m的高层建筑；框架结构体系的的类型按构件组成分：：梁板式结构，无无梁式结构；按施工方法分：：现浇整体式框架架，装配式框架架，半现浇框架架，装配整体式式框架SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习梁截面尺寸确定定：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：一般般b=（1/2~1/3）h，且不宜小于200mm。为了保证梁的侧侧向稳定性，梁梁截面的高宽比比（hb/bb）不宜大于4。为了防止梁发生生剪切脆性破坏坏，hb不宜大于1/4净跨。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity封面上节复复习柱截面尺寸确定定：按层高估算，柱截面高度h一般取层高的1/15~1/20。按轴压比估算构造要求框架柱的截面宽宽度和高度均不不宜小于300mm；圆柱截面直经不不宜小于350mm；柱截面高宽比不不宜大于3；为避免柱产生剪剪切破坏，柱净净高与截面长边边之比宜大于4。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity本课程主要内容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第三章剪力墙墙、框架—剪力墙结构体系系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剪力墙的概念和和功能1剪力墙结构的产生框架结构在竖向向荷载作用下的的受力

竖向荷载作用下计算简图

M图

V图

N图SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概念和和功能框架结构在水平平荷载作用下的的受力和变形框架结构在水平平荷载下的受力力梁柱弯曲变形引引起的侧移----剪切形柱轴向变形引起起的侧移----弯曲形SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概念和和功能解决办法——框架柱扩大成墙墙体产生了剪力墙结结构SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概念和和功能2剪力墙的概念剪力墙(ShearWall)：又称抗风墙或或抗震墙、结构构墙。房屋或构构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载载的墙体。现浇剪力墙与周周边梁、柱同时时浇筑，整体性性好。增加结构的刚度度、强度及抗倒倒塌能力。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.1剪力墙的概念和和功能3剪力墙与承重墙的区别墙根据受力特点点可以分为承重墙和剪力墙，承重墙以承受竖向荷载为主，如砌体墙墙；剪力墙以承受水平荷载为主。在抗震设防区，，水平荷载主要要由水平地震作作用产生，因此此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构构体系。在整个个框架－剪力墙墙结构体系中，，框架与剪力墙墙同时存在，剪力墙承担绝大大部分的水平荷荷载，而框架则承担竖向荷载为主，两者共同同受力，合理分分工。2框架—剪力墙结构3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围1剪力墙结构的类型框架剪力墙结构构剪力墙结构框支剪力墙结构构SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架－剪力墙结结构3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围特点受力特点：剪力墙承担绝大大部分的水平荷荷载，框架承担竖向荷载为主变形特点:1）在水平荷载作作用下，单独剪力墙的变形曲曲线以弯曲变形形为主；单独框架的变形形曲线以整体剪剪切变形为主。2）在框架-剪力墙结构中，其变形曲线介于弯弯曲型与整体剪剪切型之间。在结构下部，，剪力墙的位移移比框架小，墙墙将框架向左拉拉，框架将墙向向右拉；在结构构上部，剪力墙墙的位移比框架架大，框架将墙墙向左推，墙将将框架向右推。。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3）二者之间存在在协同工作使框框架-剪力墙结构的侧侧移大大减小，，内力分布更趋趋合理。3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围适用范围适用于25层以下的房屋，最高不超过30层；适用于旅馆、公公寓住宅等；按我国抗震设计计规范，在非地震区，高度可达120米左右，在7度抗震设防区，可达100米左右，在8度抗震设防区，可达90米左右，9度抗震设防，则不不超过40米;建筑物的高宽比比不宜大于4～5。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框架－剪力墙结结构的剪力墙布布置典型平面3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity概念普通剪力墙结构构是全部由剪力墙组成的结构体系系，其墙体的布布置实际上等于于将砌体结构的的块体承重墙换换成现浇的钢筋筋混凝土墙。3剪力墙结构3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity适用范围由于普通剪力墙墙结构全部由纵纵横墙体组成，，其刚度比框架架－剪力墙结构构更好，对于40层以下的高层住宅、高层旅馆、公寓十分通用。高度要考虑抗震震要求，在非地地震区，高度可可达150m，地震区7度设防时为130m左右，8度设防时为120m左右，9度设防时为70m左右。建筑物高宽比不不宜大于6。3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity剪力墙结构平面面布置示意3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity为满足高层建筑筑多功能、综合合用房的需要，，顶部楼层采用用普通剪力墙结结构以满足旅馆馆和住宅的要求求，中部办公用用房则需要中、、小室内空间同同时存在，则宜宜采用框架－剪力墙结构，底部做商商店或停车场需需要大空间，则则宜加大柱网，，尽量减少墙体体，这样的结构构布置称为框支支剪力墙结构。。3框支—剪力墙结构3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框支剪力墙结构构由于结构底部部与上部结构刚刚度不同，易产产生突变，故抗震性差。对抗震要求较较高的房屋，宜宜经过专门的试试验研究后方可可使用框支剪力力墙结构。3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity框支剪力墙结构构3.2剪力墙结构的类类型、特点和适适用范围SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity1剪力墙的形状3.3剪力墙的布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.3剪力墙的布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2剪力墙的布置3.3剪力墙的布置总则房屋平、立面简简单匀称；剪力墙应合理地地、尽可能多地地离开重心，剪力墙应使抗侧侧力结构的刚度度中心与水平荷荷载的合理作用用线接近或重合合；剪力墙宜自下到到上连续布置，，避免刚度突变变。尽可能采取措施施增加剪力墙的的竖向荷载。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity2剪力墙的布置3.3剪力墙的布置剪力墙结构宜沿主轴方向双双向或多向布置置，不同方向的的剪力墙宜联结结在一起，应尽尽量拉通、对直直；抗震设计时时，宜使两个方方向侧向刚度接接近；剪力墙墙墙肢截面宜简单单、规则。剪力墙布置不宜宜太密，使结构构具有适宜的侧侧向刚度；若侧侧向刚度过大，，不仅加大自重重，还会使地震震力增大。剪力墙长度较大大时，可通过开开设洞口将长墙墙分成若干均匀匀的独立墙段。。墙段的长度不不宜大于8m。剪力墙的门窗洞洞口宜上下对齐齐，成列布置。。宜避免使用错错洞墙和叠合错错洞墙。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity对于矩形、L形、T形平面，剪力墙墙沿两个正交的主轴轴方向布置；对于三角角形平面、T形平面，剪力墙墙沿三个方向布布置；对于正方方形、圆形和弧弧形平面，剪力力墙可沿径向及环向布置。剪力墙的数量在方方案设计阶段就就要合理地确定定，尽量对称、、均匀，且数量量适当。剪力墙长度不不宜过长，过长长会导致结构刚刚度过大，加大大抗震能力，不不经济。剪力墙墙为6～7m的大开间比3～3.9m的小开间经济，，能降低材料用用量，增加使用用面积。剪力墙墙上的洞口宜上上下对齐，并列列布置。3.3剪力墙的布置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.3剪力墙的布置框架—剪力墙结构(1)剪力墙宜均匀布布置在建筑物的的周边附近、楼梯梯间、电梯间、、平面形状变化化或恒载较大的部位，剪力墙墙的间距不宜过大；平面形状凹凸较较大时，宜在凸凸出部分的端部部附近布置剪力力墙。(2)纵、横向剪力墙墙宜组成L形、T形和匚形等形式式，以使纵墙（横墙墙）可以作为横横墙（纵墙）的的翼缘；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）保证框架与与剪力墙协同同工作，其剪剪力墙的布置置宜符合下列列要求：1)横向剪力墙沿沿房屋长方向向的间距宜宜满足下表的的要求，当这些剪力墙墙之间的楼盖盖有较大开洞洞时，剪力墙墙的间距应适适当减小；2)纵向剪力墙不不宜集中布置置在房屋的两两尽端。（4）剪力墙宜贯通通建筑物全高高，避免刚度度突变；剪力力墙开洞时，，洞口宜上、、下对齐。抗震设计时，，剪力墙的布布置宜使结构构各主轴方向的侧侧向刚度接近近。3.3剪力墙的布置置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity7.1结构布置剪力墙数量在初步设计阶阶段，可根据据房屋底层全全部剪力墙截截面面积Aw和全部柱截面面面积Ac之和与楼面面面积Af的比值，或者者采用全部剪剪力墙截面面面积Aw与楼面面积Af的比值，来粗粗估剪力墙的的数量。3.3剪力墙的布置置SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity3.4剪力墙的主要要构造要求1剪力墙的材料现浇钢筋混凝凝土；混凝土强度等等级≥C20。２剪力墙的厚度有边框时，剪剪力墙厚度≥≥１/30墙体净高，且且≥120mm；无边框时，剪剪力墙厚度≥≥１/25层高，且≥140mm.3墙体配筋墙体厚度＜200mm，可单层配筋筋；墙体厚度≥200mm，应双层配筋筋；山墙及相邻第第一道内横墙墙、楼电梯间间及内纵墙应应双层配筋。。SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity根据洞口的有有无、大小、、形状和位置置等，剪力墙墙主要可划分分为以下几类类：整截面墙联肢墙壁式框架整体小开口墙3.4剪力墙的主要要构造要求4剪力墙的开洞SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity1）整截面墙：：几何判定：（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SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversi