第10章-框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

第十四章框架-剪力墻結(jié)構(gòu)14.1概述框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在框架體系的基礎(chǔ)上增設(shè)一定數(shù)量是橫向和縱向剪力墻構(gòu)成雙向受力體系?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)：將框架體系和剪力墻體系結(jié)合起來(lái)，既可使建筑平面靈活布置，得到自由的使用空間，又可使整個(gè)結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度適當(dāng)，具有良好的抗震性能。14.2結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)框架-剪力墻剪力墻框架圖5.1變形特點(diǎn)總的變形曲線為彎剪型位移層高在側(cè)向力作用下受力特點(diǎn)框架類(lèi)似于豎向懸臂剪切梁，其變形曲線屬于剪切型，即層間位移角自上而下逐層增大。剪力墻是豎向懸臂彎曲結(jié)構(gòu)，其變形曲線屬于彎曲型的，樓層越高水平位移增長(zhǎng)越大。在框架—剪力墻體系中，框架和剪力墻不能自由地變形，而必須滿足變形協(xié)調(diào)條件，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系的變形曲線介于框架和剪力墻側(cè)移曲線之間的一條曲線，它屬于彎剪型。結(jié)構(gòu)的層間位移角是評(píng)估結(jié)構(gòu)水平荷載下受力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，層間位移角大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞就嚴(yán)重。純框架結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下，層間位移角最大出現(xiàn)在底層，而純剪力墻結(jié)構(gòu)層間位移角最大出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)頂層。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，由于樓蓋的協(xié)調(diào)作用，使得框架與剪力墻之間的相互制約，各層的層間位移角較為均勻，有效減輕結(jié)構(gòu)在水平作用下的破壞程度。14.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻兩類(lèi)抗側(cè)力單元組成，這兩類(lèi)抗側(cè)力單元的變形和受力特點(diǎn)不同。剪力墻的變形以彎曲型為主，框架的變形以剪切型為主。在框-剪結(jié)構(gòu)中，框架和剪力墻由樓蓋連接起來(lái)而共同變形。剪力墻負(fù)擔(dān)大部分水平力；另外，框架和剪力墻分擔(dān)水平力的比例，房屋上部、下部是變化的。

在房屋下部，由于剪力墻變形增大，框架變形減小，使得下部剪力墻擔(dān)負(fù)更多剪力，而框架下部擔(dān)負(fù)的剪力較少。在上部，情況恰好相反，剪力墻擔(dān)負(fù)外載減小，而框架擔(dān)負(fù)剪力增大。這樣，就使框架上部和下部所受剪力均勻化。從協(xié)同變形曲線可以看出，框架結(jié)構(gòu)的層間變形在下部小于純框架，在上部小于純剪力墻，因此各層的層間變形也將趨于均勻化?？蚣艚Y(jié)構(gòu)體系中框架與剪力墻分擔(dān)的水平荷載框剪結(jié)構(gòu)體系中框架與剪力墻分擔(dān)的水平剪力14.4框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算思路（1）求某一方向的內(nèi)力時(shí)，將該方向各片剪力墻合并成一片總剪力墻，將該方向各榀框架合并成一榀總框架，將該方向同一層的各根連梁合并成一根總連梁，對(duì)總剪力墻、總框架和總連梁進(jìn)行協(xié)同的工作分析，解決水平荷載在總剪力墻和總框架之間的分配，求得總剪力墻和總框架的總內(nèi)力，并計(jì)算結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。（2）按等效抗彎剛度比，將總剪力墻的內(nèi)力分配給每片墻，將總框架的總剪力按每個(gè)柱的抗側(cè)剛度分配給框架的各柱。計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖是在上述基本假定的基礎(chǔ)上畫(huà)出的，框架剪力墻結(jié)構(gòu)除平面假定外尚須補(bǔ)充兩點(diǎn)（1）樓板在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大，這一假定保證了整個(gè)框架和剪力墻連成一體，沒(méi)有相對(duì)變形。（2）在水平地震作用下房屋不會(huì)產(chǎn)生沿豎軸的扭轉(zhuǎn)，可用概念設(shè)計(jì)，使房屋的質(zhì)量中心與剛度中心相同。計(jì)算簡(jiǎn)圖又分為鉸接體系和剛接體系鉸接體系剛接體系鉸接體系剛接體系框架和剪力墻是通過(guò)樓板的作用連接在一起的。因假定樓板在平面內(nèi)的剛度為無(wú)窮大，所以樓板能夠保證同一樓層內(nèi)各點(diǎn)有相同的水平位移，但樓板在平面外的剛度很弱，計(jì)算時(shí)假定其平面外的剛度為零。因此，它對(duì)各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生約束彎矩，計(jì)算簡(jiǎn)圖中樓板的兩端為鉸接，鏈桿代表剛性樓蓋，不考慮其軸向變形。由于連梁對(duì)墻肢會(huì)產(chǎn)生約束彎矩，為了簡(jiǎn)單，常將連梁與漏感鏈桿的作用綜合為總鏈桿。剪力墻和總連桿間用剛結(jié)，表示剪力墻平面內(nèi)的連梁對(duì)墻有轉(zhuǎn)動(dòng)約束，即能起到連梁的作用，框架與總連桿間用鉸結(jié)，表示樓蓋鏈桿的作用。1.框剪結(jié)構(gòu)體系變形能力優(yōu)于剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架具有很好的延性，而剪力墻的延性較差，它們結(jié)合在一起延性就比較好?？蚣艚Y(jié)構(gòu)體系的抗震性能也優(yōu)于框架結(jié)構(gòu)框架的抗側(cè)移剛度小，側(cè)向位移大。2.框剪結(jié)構(gòu)體系具有良好的抗震性能主要表現(xiàn)在該體系有多道抗震防線小震作用，主要是剪力墻承受水平荷載；中震作用下，框架與剪力墻共同工作；在大震作用下，剛度較大的剪力墻充當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€，隨著剪力墻的開(kāi)裂，剛度退化，框架才開(kāi)始在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及防止結(jié)構(gòu)倒塌上發(fā)揮作用。14.5框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度結(jié)構(gòu)高（mm)≤60＞60≤60＞60≤60＞60≤50框架四三三二二一一剪力墻三二一一一框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)剪力墻是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，而框架位于次要地位，因此在相同的設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)高度時(shí)，框剪結(jié)構(gòu)中的框架的抗震等級(jí)比純框架結(jié)構(gòu)體系低；框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻的抗震等級(jí)比純剪力墻結(jié)構(gòu)體系高；一、一般要求和截面尺寸要求14.6結(jié)構(gòu)的布置要求結(jié)構(gòu)形式非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度現(xiàn)澆13013012010050裝配整體式1001009070不宜采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)適用的最大高度框架—剪力墻結(jié)構(gòu)高厚比限制非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度55544剪力墻之間樓、屋蓋的長(zhǎng)寬比樓、屋蓋類(lèi)型非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度現(xiàn)澆44432裝配整體式3332.5不宜采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系:框架的梁、柱截面要求，與框架結(jié)構(gòu)體系中的基本要求相同，框架梁的截面可根據(jù)荷載情況及柱網(wǎng)尺寸而定，梁截面高度一般可取跨度的1/10左右，對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的情況，縱向框架與橫向框架都應(yīng)按主梁來(lái)設(shè)計(jì).框架柱的截面，對(duì)于非抗震設(shè)計(jì)的情況，根據(jù)荷載情況確定；對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的情況，還應(yīng)滿足框架柱軸壓比限制的要求，以保證柱子的延性。剪力墻是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中重要的抗側(cè)移構(gòu)件，應(yīng)沿兩個(gè)方向同時(shí)布置，并使兩個(gè)方向的自震周期比較接近。在非抗震設(shè)計(jì)條件下，也允許只設(shè)橫向剪力墻而不設(shè)縱向剪力墻，由框架承擔(dān)全部的縱向水平荷載。剪力墻的布置原則：均勻、對(duì)稱(chēng)、分散、周邊均勻、分散——要求剪力墻的片數(shù)多，且每片的剛度不要太大，在樓層平面內(nèi)均勻布開(kāi)。對(duì)稱(chēng)、周邊——是高層建筑抵抗扭轉(zhuǎn)的要求。二、結(jié)構(gòu)布置原則三、剪力墻布置的位置要求布置位置1豎向荷載較大處；2.建筑平面復(fù)雜部位或平面形狀變化處；3.樓梯間和電梯間處；4.橫向剪力墻宜布置在接近房屋端部，但又不在建筑物盡端的部位。5.縱向剪力墻宜布置在中部附近。6.考慮施工支模困難，一般不在伸縮縫、沉降縫和防震縫兩側(cè)同時(shí)布置剪力墻。當(dāng)一側(cè)布置墻后，另一側(cè)的剪力墻可內(nèi)推一個(gè)柱間。要求1.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，縱橫向剪力墻宜互相交聯(lián)布置成L形、T形、□形，以使縱橫墻可以互相作為對(duì)方的翼緣，從而提高剪力墻的強(qiáng)度和剛度。2.剪力墻宜貫通建筑物的全高，且剪力墻的厚度宜沿高度逐漸減小。3.剪力墻中心線應(yīng)與框架中心線重合，任何情況下剪力墻中心線偏離框架中心線的距離不宜大于柱子寬度的1/4。4.剪力墻在各樓層開(kāi)設(shè)較大洞口宜上下對(duì)齊，洞口面積與墻面面積的比值不宜大于1/6，洞口梁高不宜小于層高的1/5。5.為了保證剪力墻具有足夠的延性，總高度與總長(zhǎng)度之比H/L＜2。且連成一片的單個(gè)墻肢長(zhǎng)度≤8m。否則按剪力墻開(kāi)洞的基本要求開(kāi)洞。樓板形式非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度現(xiàn)澆≤5B、且≤60m≤4B、且≤50m≤3B、且≤40m≤2B、≤30m