剪力墙结构设计

剪力墙结构设计1剪力墙结构的工作特点基本假定1、楼板在自身平面内刚度为无穷大，在平面外刚度为零。2、各榀剪力墙在自身平面内的刚度取决于剪力墙本身，在平面外的刚度为零。水平荷载作用下剪力墙计算截面及剪力分配2/2/0201SSb2/03Sbihb12ihb601b02b按门窗洞口计算按翼缘厚度计算按剪力墙间距计算L形或[形T形或I形截面形式考虑方式在计算内力和位移时，可以考虑纵横墙的共同工作，即纵（横）墙的一部分作为横（纵）墙的有效翼缘。剪力墙有效翼缘宽度剪力墙结构在横向水平力的作用下，当力的作用线通过该结构的刚度中心时，楼板只产生侧移，不产生扭转，水平力将按各榀剪力墙的抗侧移刚度向各剪力墙分配。2剪力墙分类及力学特性分析整体墙没有门窗洞口或只有少量很小的洞口时，可以忽略洞口的存在，这种剪力墙即为整体剪力墙，简称整体墙。小开口整体墙门窗洞口尺寸比整体墙要大一些，此时墙肢中已出现局部弯矩，这种墙称为小开口整体墙。联肢墙剪力墙上开有一列或多列洞口，且洞口尺寸相对较大，此时剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢，故称连肢墙。框支剪力墙当底层需要大空间时，采用框架结构支撑上部剪力墙，就形成框支剪力墙。在地震区，不容许采用纯粹的框支剪力墙结构。壁式框架在联肢墙中，如果洞口开的再大一些，使得墙肢刚度较弱、连梁刚度相对较强时，剪力墙的受力特性已接近框架。由于剪力墙的厚度较框架结构梁柱的宽度要小一些，故称壁式框架。开有不规则洞口的剪力墙有时由于建筑使用的要求，需要在剪力墙上开有较大的洞口，而且洞口的排列不规则，即为此种类型。3剪力墙的分析方法整体墙和小开口整体墙在水平力的作用下，整体墙类似于一悬臂柱，可以按照悬臂构件来计算整体墙的截面弯矩和剪力。小开口整体墙，由于洞口的影响，墙肢间应力分布不再是直线，但偏离不大。可以在整体墙计算方法的基础上加以修正。联肢墙联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成，可以采用连续化方法近似计算。壁式框架壁式框架可以简化为带刚域的框架，用改进的反弯点法进行计算。框支剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙此两类剪力墙比较复杂，最好采用有限元法借助于计算机进行计算。7.5框架剪力墙协同工作的基本原理1框架剪力墙结构的特点框-剪体系的剪力墙布置•剪力墙数量以满足位移限制为宜,剪力墙数量约5~12cm/m2建筑面积•剪力墙的布置及间距将剪力墙分散一些，当做成单片墙时，不宜少于3道，最好是做成筒体形状•剪力墙间距不宜过大：现浇楼板，剪力墙间距L≤4B预制楼板，剪力墙间距L≤2.5B为什么剪力墙间距不宜过大？在两片剪力墙（或两筒体）之间布置框架时，楼盖必须有足够的平面内刚度，才能将水平剪力传递到两端的剪力墙上去，发挥剪力墙为主要抗侧力结构的作用。一般现浇钢筋混凝土楼盖L／B不能大于4.0；装配式钢筋混凝土楼盖L／B不能大于3.0；框-剪体系的剪力墙布置为了保证楼板刚度，剪力墙间距不宜过大，否则，在水平荷载作用下，楼板会在自身平面内发生弯曲和剪切变形，使框架承担的实际水平荷载比计算的大2框架剪力墙协同工作原理１概念：在框架体系的房屋中设置一些剪力墙来代替部分框架２特点：以框架结构为主，以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构。剪力墙：承担大部分的水平荷载，框架：以负担竖向荷载为主筒体结构介绍以一个或多个筒体来抵抗水平力和竖向荷载的结构——筒体结构。空间薄壁筒体——平面剪力墙组成空间密柱框筒——柱距很小的框架柱组成框架、剪力墙以及框架-剪力墙——平面工作状态筒体结构——空间整体受力特点：•将剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体；•筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂空心柱体，结构空间刚度极大，抗扭性能也好；•筒体结构具有造型美观、受力合理、使用灵活，以及整体性强等优点，适用于高层和超高层建筑。目前全世界最高的100幢高层建筑约三分之二以上采用筒体结构，国内百米以上的高层建筑有一半以上采用简体结构。7.6筒体结构类型按筒体布置形式和数目的不同，可将筒体结构划分为框筒结构、筒中筒结构和框架-核心筒结构、多重筒结构、束筒结构。1、框筒：周边密集的柱和高跨比很大的窗裙梁。在水平力作用下不仅腹板框架受力，翼缘框架也受力。剪力墙构成的薄壁筒密排柱及深群梁组成的框筒薄壁内筒与密柱外框筒相结合内筒体：筒体与竖向通道结合外筒体：密柱外框筒，与建筑立面结合2、筒中筒结构3、框架－核心筒体系由若干个框架和筒体共同承重的结构体系类型：框架和实腹筒体、框架和空腹筒体框架和空腹筒体空腹筒体布置在房屋的外围，框架布置在中间框架和实腹筒体利用电梯间、楼梯间、设备间等的墙比做为筒体的实腹体壁•框架—筒体结构体系南京金陵饭店37层，108米，框架-筒体结构，1983年建成。广州中信大厦37层，322米高，97年建成上海金贸大厦采用的是框架－核心筒结构，建筑物88层，高420.5米。钢筋混凝土核心筒呈八角形，周边8根钢骨混凝土柱底部截面1.5mX5m，柱中配置2根焊接H型钢。金茂大厦内部结构南京金陵饭店青岛保险公司地上39层，高108米地下2层，地上19层，高65.9米香港中环中心广场60层，374米，92年建成。马来西亚双塔楼88层，450米，框—筒结构，1996年建成。4、多重筒结构内筒小，平面尺寸大，楼盖跨度大，故在内外筒之间增设一圈柱或剪力墙并将之联系起来形成筒。兰州工贸大厦地上21层，地下2层，高93米，标准层高3.5米深圳北方大厦地上25层，地下1层，高81.6米，标准层高3.1米5、束筒结构•使用条件：当建筑高度或其平面尺寸进一步加大，以至于框筒或筒中筒结构无法满足抗侧力刚度要求时，必须采用多筒体系•两个以上框筒（或其它筒体）排列在一起成束状，称为成束筒。美国西尔斯大厦110层，443米，束筒钢结构，1974年建成。允许位移900mm，实测460mm。用钢76000吨，砼55700立方米，安装了102部高速电梯。1~50层51~66层67~90层91层以上框筒底层扩大柱距的措施3筒体结构空间受力特征剪力滞后效应:指翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使得翼缘框架各柱轴力向中心递减。剪力滞后特点：•剪力滞后引起的柱轴力分布不均匀沿框筒高度变化•剪力滞后导致远离角柱的柱子不能充分发挥作用。2筒体结构布置框筒必须做成密柱深梁。以减小剪力滞后。一般情况下，柱距为1-3m，最大4.5m，窗裙梁跨高比约为3-4，窗洞面积一般不得超过建筑面积的50%。框筒平面宜接近方形、圆形，矩形截面则要保证长短边的比值不宜超过2，否则在较长的一边，剪力滞后现象会比较严重。结构总高度和宽度之比宜大于3，才能充分发挥框筒作用，在矮而胖的结构中不宜采用框筒或者筒中筒结构体系。内筒面积不宜过小，通常内筒边长为外筒边长的1/2-1/3较为合理，一般情况下，内外筒之间不再设置柱子内外筒通过楼盖联系并协同工作，内外筒间距一般为10-12m。角柱截面要增大，面积为中心柱面积的1.2-1.5倍为宜。由于剪力滞后，角柱的压缩变形最大，因此楼板四角下沉较大，楼板出现翘曲现象，楼板设计时要注意增加四角配筋。以抵抗翘曲开裂。