框架剪力墻課件.pptx

1、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計2.13 框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計12.13.1 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)組成及受力特點2剪力墻剪力墻框架梁框架梁框架梁 由框架及剪力墻同時承受豎向荷載和側(cè)向力，剪力墻具有較大剛度，框架柱布置靈活。1 組成3梁兩端均與剪力墻連接的梁框架梁一端與剪力墻、一端與框架連接的梁連梁這種梁與墻的連結(jié)剛度大,在水平力作用下，會由于彎曲變形很大而出現(xiàn)很大的彎矩和剪力后首先開裂、屈服，進入彈塑性工作狀態(tài)，因此在計算時，要將此類連梁的剛度進行折減。42.受力特點(1) 框剪結(jié)構(gòu)水平位移的特征剪力墻結(jié)構(gòu)：彎曲型，層間變形上大下小框架結(jié)構(gòu)： 剪切型，層間變形上小下大剪彎型彎剪型框架與剪力墻結(jié)構(gòu)兩者單獨變形性

2、質(zhì)的不同，從而導致在水平位移過程中的相互約束。 剪切型彎曲型框剪結(jié)構(gòu)：通過剛性樓面協(xié)同工作5剪力墻框架框架-剪力墻不同結(jié)構(gòu)的變形圖(2)、協(xié)同工作6A、位移上部：框架的層間位移比剪力墻小，框架協(xié)助剪力墻工作，使變形協(xié)調(diào)如圖中虛線所示，故框架較剪力墻承擔的剪力大，但水平剪力上部本來就小，故框架內(nèi)力并不大。底部：剪力墻的位移比框架小，剪力墻將協(xié)助框架工作以調(diào)整位移，則剪力墻承受的水平剪力越接近底部越大。由于底部剪力大，則框架剪力墻的協(xié)同工作對框架的受力極為有利。剪力墻框架框架-剪力墻不同結(jié)構(gòu)的變形圖7B、內(nèi)力上部：框架除了負擔外荷載產(chǎn)生的水平力外，還額外負擔了把剪力墻拉回來的附加水平力。因此，在上

3、部樓層，即使外荷載產(chǎn)生的樓層剪力很小，框架中也出現(xiàn)相當大的剪力。底部：框架承受的水平剪力減小。 C、節(jié)省材料剪力墻框架框架-剪力墻不同結(jié)構(gòu)的變形圖892.13.2 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的數(shù)量及布置(1) 剪力墻的合理數(shù)量壁率：剪力墻截面面積與樓層建筑面積之比，一般為34%；抗側(cè)剛度滿足位移限值要求；結(jié)構(gòu)基本周期T=（0.10.15）n為宜。(2) 剪力墻的布置同剪力墻結(jié)構(gòu)(3) 樓蓋的作用與布置樓蓋的作用：a。傳遞水平力，相當于鉸接剛性鏈桿 b. 傳遞水平力和彎矩，相當于連系梁剪力墻的最大間距，詳教材表14.8.102.13.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的計算首先求出水平力在各榀框架和剪力墻之間的分配然后

4、再分別計算各榀框架或剪力墻的內(nèi)力水平荷載豎向荷載框架剪力墻111、基本假定 樓蓋結(jié)構(gòu)在自身平面內(nèi)的剛度為無窮大，平面外的剛度可忽略不計；水平力的合力通過結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度中心，即結(jié)構(gòu)沒有整體扭轉(zhuǎn)；框架和剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度參數(shù)沿高度方向均為常數(shù)。根據(jù)以上假定：所有框架等效為綜合框架 所有剪力墻等效為綜合剪力墻 所有連梁等效為綜合連梁樓蓋的作用是保證各片平面結(jié)構(gòu)具有相同的水平位移。122、確定計算簡圖綜合剪力墻連梁鏈桿(剛性樓蓋)綜合框架兩片雙肢墻五榀框架yx13結(jié)構(gòu)在y方向上受力（鉸結(jié)體系）結(jié)構(gòu)在x方向上受力(剛結(jié)體系）yxyxyx14剛結(jié)體系當連梁的剛度較大時鉸結(jié)體系當連梁的剛度較小，轉(zhuǎn)動剛度較小時

5、，可忽略連梁對剪力墻的轉(zhuǎn)動約束作用綜合框架（四榀）綜合剪力墻（四片單肢墻）剛性連桿綜合框架（五榀）綜合剪力墻（兩片雙肢墻）鉸接連桿15綜合剪力墻剛度 =每片剪力墻等效抗彎剛度的和；即 3、綜合剪力墻及綜合框架剛度計算(1) 綜合剪力墻剛度計算16(2) 綜合框架剛度計算框架抗推剛度的定義：產(chǎn)生單位層間變形角所需的推力同一層內(nèi)框架柱的抗側(cè)移剛度綜合框架剛度=所有柱抗推剛度的總和174 框架-剪力墻鉸接體系協(xié)同工作計算協(xié)同工作計算采用連續(xù)連桿法綜合框架綜合剪力墻將集中荷載在層高內(nèi)連續(xù)化：18相當于彈性地基梁相當于彈性地基19 微分方程的建立20得 以剪力墻變形曲線為未知量的 4 階微分方程令： 結(jié)

6、構(gòu)剛度特征值 21引入兩個符號：框剪結(jié)構(gòu)總高度稱為結(jié)構(gòu)剛度特征值。是反映總框架和總剪力墻剛度之比的一個參數(shù)，對框架-剪力墻的受力和變形都有很大影響。22整理得四階常系數(shù)非齊次線性微分方程微分方程的求解 齊次方程的解特征方程齊次方程的通解23特解微分方程的通解 24求解待定系數(shù)剪力墻底部剪力墻頂部 倒三角形荷載 均布荷載 頂部集中荷載25 積分待定系數(shù) 以 均布荷載 作用為例 同理可求得在 倒三角形荷載 和頂點集中荷 載作用下的 積分系數(shù)26微分方程的解根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度特征值 和樓層相對高度 求得剪力墻位移27總剪力墻彎矩計算根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度特征值 和樓層相對高度 求得剪力墻彎矩28總剪力墻剪力計算根據(jù)

7、結(jié)構(gòu)剛度特征值 和樓層相對高度 求得剪力墻剪力29以綜合剪力墻為隔離體，建立以為未知量的微分方程：求得 墻的內(nèi)力（M、V）框架的水平剪力（V）用圖表直接查用，既方便又快捷。（P321）303132 倒三角形荷載或頂部集中荷載作用下，公式推導過程同上，此處從略。4.計算步驟（1）計算總剪力墻、總框架剛度（2）由及樓層相對標高（=x/H），并根據(jù)水平荷載形式查位移及內(nèi)力系數(shù)，然后分別乘以 ，即可得到總剪力墻的位移及內(nèi)力。 （3）根據(jù)各片剪力墻的等效剛度，將總剪力墻的內(nèi)力分配給各片剪力墻； 總框架的剪力可由下式確定 每根框架柱的剪力為 ，其余計算同D值法。33已知：如圖所示框架剪力墻結(jié)構(gòu)，承受均布荷

8、載q=150kN/m，剛度特征值=2.5，求底層、5層、8層、10層處總剪力墻的Mw及Vw和總框架的Vf，并給出內(nèi)力(Mw 、 Vw 、 Vf)的分布圖。34層號 標高 10850302415010.80.500-0.056-0.01250.530-3780-84435775-0.232-0.0550.2031-1044 -248 914 4500 1044 1148 1336 035365.框架剪力墻剛結(jié)體系 (1) 下圖所示框架剪力墻中，有連梁直接與剪力墻相連，連梁將對剪力墻產(chǎn)生約束彎矩，我們稱這種情況為框架剪力墻剛結(jié)體系。結(jié)構(gòu)平面圖剛結(jié)體系計算簡圖37383940(2) 基本方程及其求解

9、 一根連梁對剪力墻的約束彎矩 連續(xù)化假定 ，連續(xù)連桿的桿端約束彎矩約束剛度: 使連梁產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角所需要的力矩 綜合連梁總剛度 ： 每層有 根連桿 綜合連梁剛度41 等代剪力和等代荷載的計算連梁對剪力墻的約束彎矩等代剪力等代荷載42 微分方程的建立 荷載平衡方程寫為 令43 剛結(jié)體系的計算方法與鉸接體系的計算方法基本相同，僅剛度特征值及總框架剪力的計算有變化。1）剛度特征值 其中，n為同一層內(nèi)連梁與墻肢相交的結(jié)點數(shù)。n個結(jié)點的統(tǒng)計方法是：每根兩端剛域連梁有2個結(jié)點；一端剛域的連梁只有一個結(jié)點式中2）總框架廣義剪力總框架的剪力為總連梁的約束彎矩為44每根連梁的約束彎矩其余計算方法同鉸接體系。mhm

10、mMnibi=1bib456.剛度特征值與內(nèi)力、位移的關(guān)系1）與剪力分布的關(guān)系當很小時，剪力墻承擔大部分剪力，當=0時，即為純剪力墻結(jié)構(gòu)；當很大時，框架承擔大部分剪力，當=時，即為純框架結(jié)構(gòu)；在16之間時，在頂部框架與剪力墻的剪力均不為零（但二者之和為零），在底部，剪力墻承擔全部剪力，框架剪力為零（這是由近似計算造成的，實際框架會受一定剪力）。（注意：純框架結(jié)構(gòu)剪力分布下大上小、頂部為零，控制截面在底部；框架-剪力墻中的框架，剪力最大值發(fā)生在中部附近，大約在=0.30.6之間，隨著增大，向下移動。）46 當1時，變形曲線為彎曲型（層間位移上大下?。?當6時，變形曲線為剪切型（層間位移上小下大）； 當=16之間時，變形曲線介于彎曲型和剪切型之間，下部略呈彎曲型，上部略呈剪切型，稱為彎剪型。2）與位移曲線的關(guān)系47 從圖中可見，當2.4時，框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%，說明剪力墻數(shù)量