剪力墙结构布置

1第九章框架—剪力墙结构简化计算.广东工业大学建设学院韦爱凤26.1框架－剪力墙结构概念设计6.1.1结构变形、受力特点框架—剪力墙结构＝纯框架体系+纯剪力墙体系（剪切变形）（弯曲变形）相互作用力36.1.2框架—剪力墙结构方案的选定1.框架—剪力墙结构布置结构平面布置结构竖向布置楼盖结构布置41.框架—剪力墙结构布置（1）楼盖结构Ｈ≥50米，应采用现浇楼盖结构Ｈ≤50米8、9度宜采用现浇楼盖结构6、7度可采用装配整体式楼盖结构，楼盖每层宜设置钢筋混凝土现浇层。现浇层厚度混凝土强度等级双向钢筋网预制板板缝宽度≥50ｍｍＣ20～Ｃ40Φ6～8@150～200宜≥40ｍｍ51.框架—剪力墙结构布置（２）框架和剪力墙的布置方式灵活对称①框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；②在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；③在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙；④上述两种或三种形式的混合61.框架—剪力墙结构布置（３）设计成双向抗侧力体系，并使结构各主轴方向的侧向刚度接近（４）除个别节点外不应采用铰接，梁与柱、柱与剪力墙的中线宜重合7（５）框架—剪力墙结构中剪力墙布置须满足:8剪力墙周边均匀布置，楼梯间、电梯间、平面形状变化及荷载较大的部位，剪力墙的间距不宜过大。平面形状凹凸较大时，宜在凸出部位的端部附近布置剪力墙。纵、横剪力墙宜组成Ｌ形、Ｔ形和[形等等形式。剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐。楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总水平剪力的40％；91.框架—剪力墙结构布置（６）长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中①横向剪力墙沿长方向的间距宜满足表6.1的要求，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应适当减小10注：1表中B为楼面宽度，单位为m；2装配整体式楼盖的现浇层应符合有关规定；3现浇层厚度大于60mm的叠合楼板可作为现浇板考虑。表6.1剪力墙最大间距（m）楼盖形式非抗震设计（取较小值）抗震设防烈度6度、7度（取较小值）8度（取较小值）9度（取较小值）现浇5.0B，604.0B，503.0B，402.0B，30装配整体3.5B，503.0B，402.5B，30—111.框架—剪力墙结构布置②纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端。（混凝土收缩和温度变化易使楼盖中部出现裂缝）121.框架—剪力墙结构布置７.板柱-剪力墙结构的布置应符合（1）应布置成双向抗侧力体系，两主轴方向均应设置剪力墙（2）抗震设计时，房屋的周边应设置框架梁，房屋的顶层及地下一层顶板宜采用梁板结构（3）有楼梯间、电梯间等较大开洞时，洞口周围宜设置框架梁或边梁132.剪力墙合理数量剪力墙数量少结构刚度小侧移不满足剪力墙数量多不经济刚度大地震作用大使结构周期接近场地卓越周期引起共振142.剪力墙合理数量（１）方案阶段①间距符合表6.1，能保证楼面刚度无限大一般２～３Ｂ及30ｍ左右②设计细高剪力墙，保证延性，Ｈ／Ｂ大于２若不满足，设洞口，洞口连梁用弱连梁③墙肢长度不宜大于８ｍ152.剪力墙合理数量（2）初估尺寸阶段１.ＡＷ—剪力墙截面面积、ＡＣ—柱截面面积、Ａｆ—楼面面积；2.表中数值是纵横两方面的总量，应使两个方向的剪力墙数量接近；3.高度较大的框架—剪力墙结构，宜取表中的上限值。表6.1底层构件截面积与楼面面积之比设计条件构件截面面积与楼面面积之比（ＡＷ+ＡＣ）／Ａｆ剪力墙截面面积与楼面面积之比ＡＷ／Ａｆ７０，Ⅱ类土0.03～0.050.02～0.03８０，Ⅲ类土0.04～0.060.03～0.04162.剪力墙合理数量（3）计算复核阶段①自振周期nT)08.0~06.0(172.剪力墙合理数量②轴压比表6.3柱轴压比限值对于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当减小结构类型抗震等级一二三框架0.70.800.90板柱-剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒、筒中筒0.750.850.95部分框支剪力墙0.600.70—AfNc18柱轴压比限值（附注）1.柱轴压比指考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值2.适用于C60以下的柱C65～C70时，降低0.05C75～C80时，降低0.1019柱轴压比限值（附注）3.适用于剪跨比λ＞2的柱1.5≤λ≤2.0减小0.05λ＜1.5时轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施20柱轴压比限值（附注）4.当沿柱全高采用井字复合箍，箍筋间距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm时，柱轴压比限值可增加0.10；当沿柱全高采用复合螺旋箍，箍筋螺距不大于100mm。肢距不大于200mm、直径不小于12mm时，柱轴压比限值可增加0.10；当沿柱全高采用连续复合螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直径不小于10mm时，轴压比限值可增加0.10。以上三种配箍类别的含箍特征值应按增大的轴压比确定；21柱轴压比限值（附注）5.当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱，且附加纵向钢筋的截面面积不小于柱截面面积的0.8％时，柱轴压比限值可增加0.05。当本项措施与注4的措施共同采用时，柱轴压比限值可比表中数值增加0.15，但箍筋的配箍特征值仍可按轴压比增加0.10的要求确定；22柱轴压比限值（附注）6.附注第4、5两款之措施，也适用于框支柱7.柱轴压比限值不应大于1.05232.剪力墙合理数量表6.4剪力墙轴压比限值（一、二级剪力墙的底部加强部位）对剪力墙Ｎ指重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值（名义轴压比）轴压比一级（9度）一级（7、8度）二级N/fcA0.40.50.6242.剪力墙合理数量③结构侧移限制层间最大位移与层高之比相对指标刚度小地震作用小能满足刚度大地震作用大能满足253.剪力墙最小厚度保证出平面的刚度和稳定性剪力墙的最小厚度一、二级抗震等级三、四级抗震等级非抗震无端柱或翼墙的一字形剪力墙其他截面剪力墙底部加强部位≥1/12（层高）≥200≥1/16（层高或剪力墙无支长度）≥200≥1/20（层高或剪力墙无支长度）≥160≥1/25（层高或剪力墙无支长度）≥160其他部位≥1/15（层高）≥180≥1/20（层高或剪力墙无支长度）≥160≥1/25（层高或剪力墙无支长度）≥160263.剪力墙最小厚度剪力墙无支长度沿剪力墙长度方向没有平面外横向支承墙的长度当墙厚不能满足上述要求时，应按《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D计算墙体的稳定剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm276.1.3构件截面尺寸估算、材料强度等级选定1.构件截面尺寸估算（１）梁刚度避免短梁ｂ≥200截面高宽比一般取２～３扁梁，除验算正截面和斜截面承载力外，还须满足刚度和裂缝的相应要求。bblh)181~101(bnhl428（２）柱柱子截面由轴压比限值估算柱子的最小尺寸：——非抗震250㎜——抗震300㎜，圆柱直径350㎜柱截面高宽比≤３，剪跨比λ≥２29（3）节点节点不应采用铰接梁、柱中心线宜重合，如偏心距大于该方向柱宽的1/4时，可采取增设梁的水平加腋等措施30节点水平加腋的构造要求厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜满足下列要求：23221cxbbxxxbxbbbblb31式中bx—梁水平加腋宽度lx—梁水平加腋长度bb—梁截面宽度bc—沿偏心方向柱截面宽度x—非加腋侧梁边到柱边的距离322.材料强度等级选定★最低要求：现浇框架梁、柱、节点按一级抗震等级设计时C30按二～四级和非抗震设计时C20★最高限制：现浇框架梁C40框架柱9度C608度C70★剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20；带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25336.1.4框架－剪力墙结构设计计算步骤结构平面布置–双向布置剪力墙剪力墙数量位置厚度间距初估截面尺寸（梁柱剪力墙）选定材料强度等级结构计算模型结构内力计算复核侧移内力组合构件截面设计满足构造要求–钢筋锚固搭接箍筋加密剪力墙加强部位钢筋构造346.2框架—剪力墙结构内力和位移的简化近似计算单元矩阵位移法（有限元法）计算机近似法手算355.2.1计算简图★总剪力墙总框架★铰接体系总剪力墙与总框架之间通过刚性楼板联系，刚性楼板对各平面结构无约束弯矩；★刚接体系总剪力墙与总框架之间通过连梁联系，连梁对各平面结构有约束弯矩；（当连梁的尺寸较小时，对墙肢的约束很弱，也可视为铰接体）★刚节点数目366.2.2水平荷载作用下框架—剪力墙结构内力和位移计算基本假定：（１）楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为零；（２）不计扭转；（３）框架和剪力墙沿高度方向无变化，（取加权平均值计算）371.铰接体系的内力和位移计算★将连杆连续化，切开连杆，其分布力为)(xpF3839404142悬臂剪力墙内力和变形的关系（6.4）（6.5）（6.6）总剪力墙的抗弯刚度：22dxydEIMww33dxydEIdxdMV44)()()(dxydEIdxdVxpxpxpkjjeqwEIEI1)(43总框架的抗侧（推）刚度CF抗侧（推）刚度--产生单位层间变形角所需的推力。jFDhC212hiDcj44抗侧（推）刚度CF的修正当框架高度大于50ｍ或Ｈ／Ｂ＞４时，考虑到柱轴向变形对框架侧移的影响，用修正后的抗侧（推）刚度△M只考虑梁柱弯矩变形框架的顶点侧移△N只考虑框架柱轴向变形框架的顶点侧移FNMMFoCC45总框架剪力与抗侧刚度的关系（6.10）（6.11）dxdyCVFF22)(dxydCxpdxdVFFF46将式（6.11）代入式（6.6）：4422)(dxydEIdxydCxpwF47令：（6.12）（6.13）wFEICHHx)(422244pEIHdyddydw48为方程的特解，由荷载形式确定～由边界条件确定14321)(ychCshCCCy1y)(p1C4C49边界条件：（１）在结构顶部,ξ＝1.0，ＭＷ＝0，故有：（２）在结构顶部，ξ＝1.0，有：（３）在结构底部，ξ＝0（４）在结构底部，ξ＝0)0(0FFVVFw（顶部集中荷载（均布水平荷载）倒三角形水平荷载）022dyd0y0ddy50均布荷载下的特定系数：chshCqHCCF12241FCqHC22FCqHC2351位移计算公式：倒三角形水平荷载均布水平荷载顶部集中荷载Ｆ6121121)(32224shchchshshEIqHyw211)(2244shchchshEIqHyw233311)(shchchshEIFHyw52已知：y(ξ)可以求出：MW(ξ)VW(ξ)VF(ξ)如公式(6.20)~(6.22)53用弯矩系数、剪力系数、位移系数来表示：00)()(MMMMww00)()(VVVVwwHHyyyy)()()()()(wpFVVV542.刚接体系的内力和位移计算与铰接体系的区别5556575859刚域的取值6061连杆对剪力墙墙肢的约束弯矩m(x)的计算：232131212)1()1(16)1()1(16lGAEI