(完整版)框架受力特點(diǎn)

1、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的變形及受力特點(diǎn)在框架結(jié)構(gòu)中加設(shè)適量的剪力墻，二者通過樓蓋協(xié)同工作，以滿足建筑物的抗側(cè)要求，從而組成框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架中局部增加剪力墻可以在對(duì)建筑物的使用功能影響不大的情況下，使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和承載力都有明顯提高，所以這種結(jié)構(gòu)體系兼有框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，是一種適用性很廣的結(jié)構(gòu)形式。1. 變形特點(diǎn)在水平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形曲線以剪切型為主，而剪力墻的變形則以彎曲型為主。由于兩者是受力性能不同的兩種結(jié)構(gòu)，因而兩者之間需要通過樓板的協(xié)同工作。由于樓板平面內(nèi)剛度很大（計(jì)算中假定為無限剛性），因此在同一樓板處必有相同的位移，這就形成了框架一剪力墻結(jié)構(gòu)特有的變形曲線

2、，呈反S形的彎剪型變形曲線。框架下部位移增長迅速，上部增長較慢，剪力墻則與之相反。在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)下部，側(cè)移較小的剪力墻對(duì)框架提供幫助，墻把框架向左邊拉，框架一剪力墻的側(cè)移比框架單獨(dú)側(cè)移小，比剪力墻單獨(dú)側(cè)移大；而上部，框架又可以對(duì)剪力墻提供支持，即框架把墻向左邊推，其側(cè)移比框架單獨(dú)側(cè)移大，比剪力墻單獨(dú)側(cè)移小。最終框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移大大減小，且使框架和剪力墻中內(nèi)力分布更趨合理。2. 受力特點(diǎn)剪力墻的側(cè)移剛度遠(yuǎn)大于框架，因此剪力墻分配到的剪力也將遠(yuǎn)大于框架。由于上述變形的協(xié)調(diào)作用，框架和剪力墻的荷載和剪力分布沿高度在不斷調(diào)整?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平力作用下，框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例和框架各

3、樓層剪力分布情況隨著樓層所處高度而變化，與結(jié)構(gòu)剛度特征值九直接相關(guān)?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中的框架底部剪力為零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而純框架最大剪力在底部。因此，當(dāng)實(shí)際布置有剪力墻(如：樓梯間墻、電梯井道墻、設(shè)備管道井墻等)的框架結(jié)構(gòu)，必須按框架結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算內(nèi)力，不應(yīng)簡單按純框架分析，否則不能保證框架部分上部樓層構(gòu)件的安全框架墻，剪力墻的區(qū)別剪力墻(shearwall)又稱抗風(fēng)墻或抗震墻、結(jié)構(gòu)墻。房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。防止結(jié)構(gòu)剪切破壞。剪力墻分平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)、無梁樓蓋體系中。為增加結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)

4、度及抗倒塌能力，在某些部位可現(xiàn)澆或預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻?，F(xiàn)澆剪力墻與周邊梁、柱同時(shí)澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)中，由電梯間、樓梯間、設(shè)備及輔助用房的間隔墻圍成1，筒壁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強(qiáng)度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。墻根據(jù)受力特點(diǎn)可以分為承重墻和剪力墻，前者以承受豎向荷載為主，如砌體墻；后者以承受水平荷載為主。在抗震設(shè)防區(qū)，水平荷載主要由水平地震作用產(chǎn)生，因此剪力墻有時(shí)也稱為抗震墻。剪力墻按結(jié)構(gòu)材料可以分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、型鋼混凝土剪力墻和配筋砌塊剪力墻。其中以鋼筋混凝土剪力墻最為常用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)其實(shí)是梁柱受力體系，墻不參與受

5、力，所以所有框架結(jié)構(gòu)的墻都是填充隔墻，不受力，現(xiàn)在比較多的做法比如說混凝土空心砌塊，或者加氣混凝土砌塊，這些填充隔墻的容重很??；如果是剪力墻結(jié)構(gòu)的話，剪力墻是主要受力構(gòu)件，厚度或許都比填充墻厚。就性能來說，各有各的用途?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)，稱為框剪結(jié)構(gòu)，它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側(cè)力性能?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中的剪力墻可以單獨(dú)設(shè)置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此，這種結(jié)構(gòu)已被廣泛地應(yīng)用于各類房屋建筑。2?？蚣艚Y(jié)構(gòu)的變形是剪彎型。眾所周知，框架結(jié)構(gòu)的變形是剪切型，上部層間相對(duì)變形小，下部層間相對(duì)變形大。剪力墻結(jié)構(gòu)

6、的變形為彎曲型，上部層間相對(duì)變形大，下部層間相對(duì)變形小。對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)，由于兩種結(jié)構(gòu)協(xié)同工作變形協(xié)調(diào)，形成了彎剪變形，從而減小了結(jié)砍的層間相對(duì)位移比和頂點(diǎn)位移比，使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度得到了提高。3。水平荷載主要由剪力墻來承受。從受力特點(diǎn)看，由于框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻側(cè)向剛度比框架的側(cè)向剛度大得多，在水平荷載作用下，一般情況下，約80%以上用剪力墻來承擔(dān)。因此，使框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下所分配的樓層剪力，沿高度分布比樣均勻，各層梁柱的彎矩比較接近，有利于減小梁柱規(guī)格，便于施工。砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分別是什么？（1）磚混結(jié)構(gòu)：是由磚或承重砌塊砌筑的承重墻來承受樓層荷載。多用來建造低層或多

7、層居住建筑。（2）框架結(jié)構(gòu)：由梁和柱組成的主體骨架承重結(jié)構(gòu)，受力通過樓板梁柱傳至地基。多用來建造中高層和高層建筑。（3）剪力墻結(jié)構(gòu)：是由剪力墻組成的承受豎向和水平作用力的結(jié)構(gòu)，也叫抗震墻結(jié)構(gòu)。多用來建造中高層和高層建筑?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及使用范（一）框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及適用范圍1框架剪力墻（或稱框剪結(jié)構(gòu)），廣泛應(yīng)用于高層辦公和公共建筑，也大量應(yīng)用于高層旅館建筑?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)是由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，來滿足不同建筑功能的要求；同時(shí)又有足夠的剪力墻，具有相當(dāng)大的剛度，從而使結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震能力，大大減少了建筑物的水平位移，避免填充墻在地震時(shí)嚴(yán)重破壞和倒塌。所以在有抗震設(shè)計(jì)要求

8、時(shí)，宜優(yōu)先采用框剪結(jié)構(gòu)代替框架結(jié)構(gòu)。2框剪結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)（1）水平力通過樓板傳遞分配到剪力墻及框架。（2）水平力產(chǎn)生的剪力在底部主要由剪力墻承擔(dān)，因剪力墻在水平力作用時(shí)，底部變形小。但到頂部時(shí)，剪力主要由框架承擔(dān)。即框架在頂部時(shí)變形較?。▓D10-24）。（二）框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量1剪力墻的多少直接影響抗震能力，震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)墻數(shù)量增加震害減少，日本福井和十勝?zèng)_地震中，鋼筋混凝土墻每平方米樓面平均剪力墻長度少于50mm時(shí)，震害嚴(yán)重，每平方米樓面平均剪力墻長度多于150mm時(shí)，破壞輕微，甚至無害。但是剪力墻過多，也會(huì)造成不經(jīng)濟(jì)，因剪力墻增多，結(jié)構(gòu)的剛度增大，周期縮短，地震作用加大，內(nèi)力增大材料用量

9、增加，基礎(chǔ)造價(jià)也相應(yīng)提高。2合理的數(shù)量（1）按許可位移值決定按高層規(guī)程許可位移的限值來核算結(jié)構(gòu)必要?jiǎng)偠?。一般裝修標(biāo)準(zhǔn)的框剪結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與全高之比；u/H不宜大于1/700；較高裝修時(shí)，u/H不宜超過1/850,或由層間相對(duì)位移與層高之比Aumax/H的限制值來控制。(2) 用結(jié)構(gòu)自震周期和地震作用來校核一般較合理的基本自震周期為：n為結(jié)構(gòu)層數(shù)3.剪力墻的布置(1)剪力墻應(yīng)沿各主要軸線方向布置，矩形，L形和槽形平面中，沿兩個(gè)正交軸方向布置。(2)應(yīng)縱橫方向同時(shí)布置，并使兩個(gè)方向的自振周期比較接近。(3) 剪力墻的布置原則是：均勻、分散、對(duì)稱、周邊。(4) 宜布置在：豎向荷載較大處、平面形狀變化處

10、、樓電梯間(5) 不宜在伸縮縫和防震縫兩側(cè)同時(shí)布置，縱向剪力墻不宜布置在端部，宜布置在中部。(6) 剪力墻的長度不宜太長，總高度與長度之比宜大于2。單肢墻長度不宜大于8m，以免剪切破壞。(7) 剪力墻的最大間距(見表10T5)。注：B建筑物的寬度。剪力墻之間的樓面有較大開洞時(shí)剪力墻的間距還應(yīng)小一些。實(shí)際工程中，剪力墻的間距一般在2.5B及30m以內(nèi)。這樣的尺寸一般也已可滿足建筑功能的要求了。(8) 框剪結(jié)構(gòu)體系中，在設(shè)剪力墻后，框架柱應(yīng)保留，柱作為剪力墻的端部翼緣，可加強(qiáng)剪力墻的承載能力和穩(wěn)定性，且剪力墻的端部配筋可配置在柱截面內(nèi)，使剪力墻可一直堅(jiān)持工作到最后。對(duì)比試驗(yàn)表明，取消框架柱后的剪力

11、墻的極限承載力將下降30。(9)位于樓層上的框架梁也應(yīng)保留，雖然在內(nèi)力分析時(shí)不考慮剪力墻上的框架梁的受力，但梁作為剪力墻的橫向加勁肋，也可提高剪力墻的極限承載力。對(duì)比試驗(yàn)，無梁的剪力墻極限承載力要降低10。當(dāng)實(shí)在無法加梁時(shí)，也應(yīng)設(shè)置暗梁，暗梁的高度與明梁相同，縱筋與箍筋均與明梁相同。(10)剪力墻宜設(shè)在框架柱的軸線內(nèi)，保持對(duì)中，不宜設(shè)在柱邊。五、簡體結(jié)構(gòu)當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)多，高度大時(shí)，由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的框架，剪力墻和框剪結(jié)構(gòu)已不能滿足建筑和結(jié)構(gòu)的要求而開始采用具有空間受力性能的筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)的基本特征是：水平力主要是由一個(gè)或多個(gè)空間受力的豎向筒體承受。簡體可以由剪力墻組成，也可以由密

12、柱框筒構(gòu)成。(一)簡體結(jié)構(gòu)的類型有1筒中筒結(jié)構(gòu)由中央剪力墻內(nèi)筒和周邊外框筒組成；框筒由密柱(柱距3m)、高梁組成圖10-26(a)；2簡體框架結(jié)構(gòu)圖10-26，亦稱框架核心筒結(jié)構(gòu)，由中央剪力墻核心筒和周邊外框架組成；3. 框筒結(jié)構(gòu)圖10-26(c)；4. 多重筒結(jié)構(gòu)圖10-26(d)；5. 成束筒結(jié)構(gòu)圖10-26(e)；6. 多筒體結(jié)構(gòu)圖10-26(f)。(二)筒體結(jié)構(gòu)的受力性能和工作特點(diǎn)1簡體是空間整截面工作的，如同一豎在地面上的懸臂箱形梁框筒在水平力作用下不僅平行于水平力作用方向上的框架(稱為腹板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（稱為翼緣框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近

13、于薄壁桿件，產(chǎn)生整體彎曲和扭轉(zhuǎn)。2框筒雖然整體受力，卻與理想筒體的受力有明顯的差別。理想簡體在水平力作用下，截面保持平面，腹板應(yīng)力直線分布，翼緣應(yīng)力相等，而框筒則不保持平截面變形，腹框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也是而均勻分布；靠近角柱的柱子軸力大，遠(yuǎn)離角柱的柱子的軸力小。這種應(yīng)力分布不再保持直線規(guī)律的現(xiàn)象稱為剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象，所以簡體結(jié)構(gòu)不能簡單按平面假定進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。3在簡體結(jié)構(gòu)中，剪力墻筒的截面面積較大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總體彎矩來平衡，剪力墻和柱承受的局部彎矩很小。由于

14、這種整體受力的特點(diǎn)，使框筒和薄壁筒有較高的承載力和側(cè)向剛度，而且比較經(jīng)濟(jì)。4當(dāng)外圍柱子間距較大時(shí)，則外圍柱子形不成框筒，中央剪力墻內(nèi)筒往往將承受大部分外力產(chǎn)生的剪力和彎矩，外柱只能作為等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在內(nèi)筒與外柱之間的分配，類似框剪結(jié)構(gòu)。5成束筒由若干個(gè)筒體并聯(lián)在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中間加了一框架隔板。其截面應(yīng)力分布大體上與整截面簡體相似，但出現(xiàn)多波形的剪力滯后現(xiàn)象，這樣，它比同樣平面的單個(gè)框筒受力要均勻一些。（三）筒體結(jié)構(gòu)布置1以方形圓形平面為好。2可用對(duì)稱形的三角形或人字形。3.外框筒柱的柱距以不大于3.0m為好。4,矩形平面時(shí)，長寬比不宜大于15。

15、5四角的柱子宜適當(dāng)加大，一般截面加大2-3倍?？勺龀蒐形，八字形。6,筒體結(jié)構(gòu)只有在細(xì)高的情況下才能近似于豎向懸臂箱形斷面梁，發(fā)揮其空間整體作用，一般情況下H/B宜大于4。7由于框筒是空間整體受力，主要內(nèi)力沿框架平面內(nèi)分布，所以，框筒宜采用扁寬矩形柱，柱的邊長位于框架平面內(nèi)。也可采用一字形柱。一般不宜采用圓形柱和方形柱，因?yàn)榧哟罂蛲仓诤駥?duì)受力和剛度的增大效果遠(yuǎn)不如加大柱寬有效。8裙梁的截面，宜采用窄而高的梁。梁高一般為0.61.5m，寬度取同墻厚,一般不于250mm。梁高h(yuǎn)b可取hb$(1/31/4)lx。式中l(wèi)柱距；h層高。注：三角形平面的L、B均取實(shí)際切角后的邊長。9. 內(nèi)筒的尺寸一般應(yīng)

16、爭取內(nèi)筒邊長為外筒邊長的1/3為好。10. 可以在框筒頂部設(shè)置1-2層高的剛性環(huán)梁來提高整個(gè)框筒的空間整體性。六、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)于伸縮縫、沉降縫、防震縫的要求(一)伸縮縫1.為防止由于溫差和混凝土干縮引起鋼筋混凝土的開裂，應(yīng)在結(jié)構(gòu)中設(shè)置伸縮縫，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距宜符合表10T9的規(guī)定。注：裝配整體式結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距宜按表中現(xiàn)澆式的數(shù)值取用；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-核心筒結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體布置情況取表中框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)之間的數(shù)值；當(dāng)屋面無保溫或隔熱措施時(shí)，框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距宜按表中露天欄的數(shù)值取用；現(xiàn)澆挑檐、雨罩等外露結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距不宜大于

17、12m。2.對(duì)下列情況,表10-19中的伸縮縫最大間距宜適當(dāng)減?。?1)柱高(從基礎(chǔ)頂面算起)低于8m的排架結(jié)構(gòu)(2)屋面無保溫或隔熱措施的排架結(jié)構(gòu)(3)位于氣候干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高溫作用下的結(jié)構(gòu)(4)采用滑模類施工工藝的剪力墻結(jié)構(gòu)(5)材料收縮較大、室內(nèi)結(jié)構(gòu)因施工外露時(shí)間較長等3對(duì)下列情況，如有充分依據(jù)和可靠措施，表10-19中的伸縮縫最大間距可適當(dāng)增大：(1)混凝土澆筑采用后澆帶分段施工；(2)采用專門的預(yù)應(yīng)力措施；(3)采用減小混凝土溫度變化或收縮的措施。當(dāng)增大伸縮縫間距時(shí)，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。(二)沉降縫1當(dāng)建筑物體形比較復(fù)雜，地基土比較軟弱或壓縮