-框架剪力墻框-剪結構布置（精品）課件

1、第5章 框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構的近似計算方法與設計概念5.0 結構布置和計算簡圖5.1 計算基本假定5.2 框架結構的近似計算方法5.3 剪力墻結構的近似計算方法5.4 框架剪力墻(筒體)結構的近似計算方法5.5 扭轉近似計算5.0 結構布置和計算簡圖5.0.1 框架結構布置與計算簡圖5.0.2 剪力墻結構布置5.0.3 框架剪力墻結構的布置5.0.4 筒體結構布置5.0.5 多高層鋼結構的選型與結構布置5.0 結構布置和計算簡圖5.0.1 框架結構布置與計算簡圖一、柱網布置1、柱網布置應滿足使用要求 在多層工業(yè)廠房設計中，柱網布置方式可分為內廊式、等跨式、對稱不等跨式等。 內廊

2、式柱網常為對稱三跨，邊跨跨度(房間進深)常為6m，6.6m，6.9m，中間跨為走廊跨度常為2.4m，2.7m、3.0m。等跨式柱網適用于廠房、倉庫、商店，其進深常為6m，7.5m、9m、12m等，柱距常為6m。 對稱不等跨柱網常用于建筑平面寬度較大的廠房，常用的柱網有(5.8+6.2+6.2+5.8)6.0m、(7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)6.0m，(8.0+12.0+8.0)6.0m。2、柱網布置應滿足建筑平面布置的要求 在旅館、辦公樓等民用建筑中，柱網布置應與建筑分隔墻布置相協調。 四行柱三跨框架（15m左右）； 三行柱兩跨框架（10m左右）； 開間3.3m4.5m。 3、柱

3、網布置要使結構受力合理跨度均勻或邊跨略小時較合理；三跨框架比兩跨框架內力小，較合理。 4、柱網布置應使施工方便 對于裝配式結構： 構件的最大長度和最大重量，使之滿足吊裝，運輸條件， 構件尺寸的模數化，標準化，以滿足工業(yè)化生產的要求。 1橫向框架承重方案 橫向框架承重方案是在橫向上布置框架主梁，而在縱向上布置連系梁。有利于提高建筑物的橫向抗側剛度；縱向布置較小的連系梁。這也有利于房屋室內的采光與通風。 2縱向框架承重方案 縱向框架承重方案是在縱向上布置框架主梁，在橫向上布置連系梁。橫梁高度較小，有利于設備管線的穿行；可獲得較高的室內凈高；可利用縱向框架的剛度來調整房屋的不均勻沉降；房屋的橫向剛度

4、較差；進深尺寸受預制板長度的限制。 3縱橫向框架混合承重方案 縱橫向框架混合承重方案是在兩個方向上均需布置框架主梁以承受樓面荷載?？v橫向框架混合承重方案具有較好的整體工作性能；框架柱均為雙向偏心受壓構件，為空間受力體系，因此也稱為空間框架。 梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜滿足下列要求： bx/lx1/2 bx/bb23 bb+bx+xbc/2 式中 bx梁水平加腋寬度； lx梁水平加腋長度； bb梁截面寬度； bc沿偏心方向柱截面寬度； x非加腋側梁邊到柱邊的距離。 設置水平加腋后，仍須考慮梁柱偏心的不利影響。 4、結構應受力明確，構造簡單；5、框架結構按抗震設計時，不應采用部分

5、由砌體墻承重之混合形式；框架結構中的樓、電梯間及局部出屋頂的電梯機房、樓梯間、水箱間等，應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。6、電梯井貼梁柱布置，不得獨立；7、填充墻應位于框架平面內，并受柱約束； 8、現澆框架梁、柱、節(jié)點的混凝土強度等級，按一級抗震等級設計時，不應低于C30；按二四級和非抗震設計時，不應低于C20； 9、現澆框架梁的混凝土強度等級不宜大于C40；框架柱的混凝土強度等級，抗震設防烈度為9度時不宜大于C60，抗震設防烈度為8度時不宜大于C70； 10、抗震設計的框架結構中，當布置少量鋼筋混凝土剪力墻時，結構分析計算應考慮該剪力墻與框架的協同工作。四、截面尺寸的確定(方案設計時用)

6、 (一)框架梁的截面尺寸 hb=(1/71/15)lb (剛度要求) hblbn/4 （避免短梁） bb=(1/21/3.5)hb bb200mm (構造要求) bbbc/2式中 lb、lbn分別為主梁的計算跨度和凈跨度。梁高也可以按下列經驗公式估算：兩端無支托的梁，按彎矩（0.60.8）M0來估算梁高；兩端有支托的梁，按彎矩（0.40.6）M0來估算梁高；M0按簡支梁計算的跨中最大彎矩?？蚣芙Y構縱向連系梁截面高度： 可按hb=(1/141/18)lb確定(lb為連系梁計算跨度)。(二)框架柱的截面尺寸 1、最小構造尺寸矩形截面柱：hc/bc3；抗震設計時：bc300mm； 非抗震設計時，bc

7、250mm； bc(1/151/20)h；hc400mm。hc(1/151/20)h（h為層高）。圓形截面柱：dc350mm。2滿足軸壓比限制 軸壓比：柱的平均軸向壓應力與混凝土的軸心抗壓強度fc的比值（或指柱考慮地震作用組合的軸壓力設計值與柱全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的比值）。即 N=N/(Acfc) 軸壓比要求：N=N/(Acfc)N N豎向靜、活(考慮活荷載折減)荷載與地震作用組 合下的軸力；G荷載分項系數，可取G =1.25；計入地震時軸力放大系數，6度設防：=1.0；7度設防：=1.051.1；8度設防：=1.11.15； S柱的負荷面積； w單位面積上的豎向荷載初估值

8、，w=1014kN/m2； n柱計算截面以上的樓層數； N柱的軸壓比限制值(pp162表6-4)。AC柱的截面面積，Ac=bchc；bc、hc柱的截面高度和寬度；其 中宜bc250mm、hc400mm; 3避免出現短柱 Hc0/hc4式中 Hc0柱的凈高。當柱的凈高與柱截面長邊(高度)之比小于4時(Hc0/hc4) 容易發(fā)生剪切破壞， 4滿足抗剪承載力的要求無地震作用組合時：V0.25cfcbh0有地震作用組合時：V(0.20cfcbh0)/REc混凝土強度影響系數；RE截面承載力抗震調整系數。（三）樓蓋結構尺寸框架的樓蓋結構(樓板和樓面梁)的尺寸確定見表1、表2。五、結構計算簡圖（手算） 1

9、.計算單元的確定橫向框架：一般取中間有代表性的一榀進行分析即可；縱向框架：作用于縱向框架上的荷載則各不相同，必要時應分別進行計算。2.節(jié)點的簡化梁柱節(jié)點可簡化為剛接節(jié)點、鉸接節(jié)點和半鉸節(jié)點：現澆鋼筋混凝土框架剛接節(jié)點；裝配式框架鉸接節(jié)點或半鉸節(jié)點（預埋鋼板在其自身平面外的剛度很小，難以保證結構受力后梁柱間沒有相對轉動）；裝配整體式框架剛接節(jié)點（這種節(jié)點的剛性不如現澆式框架好，節(jié)點處梁端的實際負彎矩要小于計算值）?？蚣苤_支座可分為固定支座和鉸支座：現澆鋼筋混凝土柱固定支座；預制柱杯形基礎視構造措施不同分別簡化為固定支座和鉸支座。4構件截面彎曲剛度的計算對現澆樓蓋,中框架取I=2I0，邊框架取I

10、=1.5I0；對裝配整體式樓蓋，中框架取I=1.5I0，邊框架取I=1.2I0；這里I0為矩形截面梁的截面慣性矩。對裝配式樓蓋，則按梁的實際截面計算I。 5荷載計算豎向荷載按結構布置情況導算到承重框架梁上；建筑物上的總水平荷載（風荷載和水平地震作用）則由變形協調條件，按柱的抗側剛度分配。計算荷載可作如下簡化： (1)集中荷載的位置允許移動不超過1/20梁的跨度； (2)次梁傳至主梁的集中荷載，按簡支梁反力考慮； (3)沿框架高度分布作用的風荷載可以簡化為框架節(jié)點荷載，而略去它對節(jié)間的局部彎曲作用。5.0.2 剪力墻結構布置 一、原則 剪力墻是承受豎向荷載、水平地震作用和風荷載的主要受力構件：

11、1、剪力墻應沿結構的主要軸線布置： 當平面為矩形、T形、L形時，剪力墻沿縱橫兩個方向布置； 當平面為三角形、Y形時，剪力墻可沿三個方向布置； 當平面為多邊形、圓形和弧形平面時，則可沿環(huán)向和徑向布置。2、力墻應盡量布置得比較規(guī)則，拉通、對直。 當稍有錯開或轉折時，可作為一道墻來進行考慮。 3、剪力墻應沿豎向貫通建筑物的全高（不宜突然取消或中斷）。 頂層取消部分剪力墻而設置大房間時，其余的剪力墻應在構造上予以加強。 底層取消部分剪力墻時，應設置轉換樓層，并按專門規(guī)定進行結構設計。 4、剪力墻的厚度沿高度可按階段變化，每次厚度減少宜為50 l00mm（使剪力墻剛度均勻連續(xù)改變。厚度改變和混凝土強度等

12、級的改變宜錯開樓層）。 一般情況下厚度宜兩側同時內收（為減少上下剪力墻結構的偏心）。外墻為保持外墻面平整，可以只在內側單面內收。電梯井因安裝要求，可以只在外側單面內收。 5、剪力墻的洞宜上下對齊，成列布置（使剪力墻形成明確的墻肢和連梁）。 6、避免小墻肢。 小墻肢寬度與厚度之比小于3的墻肢。在反復荷載作用下，小墻肢早開裂，早破壞。墻肢寬度不宜小于3bw(bw為墻厚)，不應小于500mm。 7、墻段的高寬比應不小于2（呈受彎工作狀態(tài)）。墻段一片獨立剪力墻。 每一墻段可以是單片墻，小開口墻或聯肢墻，具有若干個墻肢； 同一軸線上的連續(xù)剪力墻過長時，應該用樓板(不設連梁)或細弱的連梁分成若干個墻段。8

13、、每一墻肢的寬度不宜大于8m。 保證墻肢也是受彎承載力控制； 靠近中和軸的豎向分布鋼筋在破壞時能充分發(fā)揮其強度。 在內力計算時，不考慮墻段之間樓板或弱連梁的作用，每一墻段作為一片獨立的剪力墻計算。 二、平面布置方案 1、橫墻承重方案：樓板支承在橫向剪力墻上。 小開間橫墻承重：適用于住宅、旅館等。特點：樓板短，墻體多，自重大，平面布置不靈活。大開間橫墻承重：樓板為長向板。特點：橫墻少，節(jié)省混凝土，適用于滑模施工。2、縱橫墻承重方案：小開間縱橫墻承重：樓板直接擱置在縱橫墻上。適用于房間尺寸小，布置不規(guī)則的塔式建筑。大開間縱橫墻承重：樓板擱置在進深大梁與橫梁上，進深大梁支承在縱墻上。(3) 落地剪力

14、墻的間距L應滿足以下要求：非抗震設計時，L3B，且L36m；抗震設計時：底部為12層框支層時，L2B，且L24m；底部為3層及以上框支層時，L1.5B，且L20m。其中B為樓蓋結構的寬度。(4) 提高轉換層附近樓蓋的強度及剛度。轉換層附近的樓蓋應采用現澆鋼筋混凝土結構；板厚不宜小于180mm。 三、剪力墻的數量 1、剪力墻的間距一般來說，采用大開間剪力墻(間距為6.0m7.2m)比小開間剪力墻(間距3m3.9m)的效果更好。 2、剪力墻的厚度剪力墻的厚度由下面幾個方面決定：（1）構造要求：規(guī)范規(guī)定 一、二級抗震等級剪力墻：底部加強部位，bwh16，bw200mm；其他部位bwh20，bw160

15、mm。 h層高或剪力墻無支長度 。 三、四級抗震等級剪力墻：底部加強部位，bwh20，bw160mm；其他部位bwh25，bw160mm。非抗震設計的剪力墻： bwh25，bw160mm。分隔電梯井或管道井的墻肢： bw160mm。（3）結構剛度判斷：結構基本自振周期：T1=(0.040.05)ns (ns為層數)。底部剪力控制在： FEK=(0.020.03)G (7度，類土) FEK=(0.040.06)G (8度，類土) 式中，G為建筑物總重力荷載。當周期過短，地震力過大時，宜加以調整。調整（減?。┙Y構剛度的方法有：適當減小剪力墻的厚度；降低連梁高度；增大門窗洞口寬度；對較長的墻肢設置施

16、工洞，分為兩個墻肢。 墻肢長度超過8m時，一般都應由施工洞口劃分為小的墻肢。 墻肢由施工洞分開后，如果建筑上不需要，可以用磚墻填充。5.0.3 框架剪力墻結構的布置一、 適用高度及高寬比 框剪結構的類型：一般框剪結構由框架和單肢墻（整截面墻、整體小開口墻、 聯肢墻）組成；框架筒體結構周邊為柱距較大的框架、中部為封閉式剪力墻筒體組成 ?？蚣艚Y構房屋的高度限值 不宜超過pp3132要求 高寬比限值見pp33表2-6。 二、震害與剪力墻數量的關系 隨剪力墻數量增加而震害減少 單指標控制：當每m2樓面平均剪力墻長度少于50mm時，震害嚴重；多于150mm時，破壞極輕微，甚至無震害； 雙指標控制：平均壓

17、應力= G/（Ac+Aw） ，即樓層以上重量除以墻，柱截面面積，反映了層數、重量以及結構截面面積等因素；壁率以剪力墻截面面積表示的，反映了墻厚。當平均壓應力小干1.2Mpa，壁率大于5000mm2m2時，無震害；兩個條件均不滿足時，嚴重震害。三、剪力墻的合理數量兼顧抗震性和經濟性兩方面的要求在滿足側移和舒適度的前提下剪力墻盡量少。四、決定剪力墻合理數量的方法1、參考目前國內實際工程中的剪力墻數量(Aw+Ac)Af值或Aw/Af值大約在下表的范圍內。 設計條件(Aw+Ac)/Af Aw/Af 7度，II類土 8度，II類土 3% 5% 4% 6% 2% 3% 3% 4%當設計烈度，場地土情況不同

18、時，可根據適當增減。層數多，高度大的框架-剪力墻結構，宜取上限值。剪力墻縱橫兩個方向總量在上述范圍內，兩個方向剪力墻的數量宜相近。2、由剪力墻截面抗彎剛度確定：每一方向剪力墻的剛度之和EIw (kN.m2)可參考下表決定。 I II III 7 55WH 83WH 193WH 8 110WH165WH 385WH 9 220WH 330WH 770WH場地土烈度 注：H結構地面以上的高度(m)； W一結構地畫以上的總重量(kN)3、滿足軸壓比要求：框架柱、墻肢軸壓比要求見5.0.2節(jié)剪力墻部分。4、由剛度特征值判定： Vf，maxV0在0.20.4之間較合適，相應的值在1.12.2之間。5、由

19、自振周期T1和地震力判定：基本自振周期大約在下式范圍內： Tl =(0.090.12)n (計算周期，T=1.0) Tl =(0.060.08)n (實際值，考慮T=0.7 0.8) 式中n為結構層數。比較適宜的地震系數值（FEk=G ） 場 地 烈 度 7 度 8 度 9 度0.010.020.020.030.020.040.030.050.020.040.030.060.040.080.050.09 0.030.08 0.050.12 0.080.16 0.100.20 當自振周期和底部剪力偏離上述范圍太遠時，應適當調整結構的截面尺寸。 五、 框架剪力墻的布置框架應在各主軸方向均做成剛接；

20、剪力墻應沿各主軸布置（在非抗震設計，層數不多的長矩形平面中，允許只在橫向設剪力墻）；剪力墻的布置，應遵循“均勻、分散、對稱、周邊”的原則； 剪力墻的布置位置：(1) 豎向荷載較大處； (2) 建筑物端部附近； (3) 平面形狀變化處； (4) 樓梯、電梯間?？v橫向剪力墻宜合并布置為L形、T形和H字形；合理調整剪力墻的長度每一道剪力墻(包括單片墻，小開口墻和聯肢墻)H/L宜大于2；單個墻肢長度不宜大于8m；每一道剪力墻在底層承受的彎矩和剪力均不宜大于整個結構底部剪力和傾覆力矩的40； 剪力墻的最大間距（見pp17表2-1） 剪力墻的最小厚度（同剪力墻結構）5.0.4 筒體結構布置實腹筒體框筒5.0.4 筒體結構布置一、實腹筒：用剪力墻圍成的筒體。與剪力墻相同，筒壁厚度由軸壓比要求和最小構造厚度要求確定。二、框筒：在實腹筒的墻體上開出許多規(guī)則排列的窗洞所形成的開孔筒體(一般是建筑物的外圍筒體)。它實際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體。柱中距為1.2m3.0m；橫梁跨高比為2.54，當橫梁尺寸較大時，柱間距亦可相應加大；角柱面積約為其他柱面積的1.52倍；孔洞面積不大于立面面積的50%。5.0.5 多高層鋼結構的選型與結構布置一、鋼結構房屋適用的最大高度