框剪结构设计要点

框剪结构设计要点《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）剪力墙布置：一、框剪结构两主轴方向均应布置剪力墙，剪力墙宜纵横相连的L、T、U型等布置，框架梁、柱与剪力墙的轴线宜重合在同一平面内，梁、柱轴线间偏心距不宜大于柱在该方向边长的1/4。

二、框剪结构中剪力墙布置应遵循“均匀、分散、对称、周边”的基本原则，并考虑：1．剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼（电）梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大。

2．平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

3．单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的40%。

4．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。

5．剪力墙不宜设在需要开大洞口的部位，当需要开洞时，洞口面积不宜大于墙面面积的1/6。

6．楼梯间、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。

7．墙肢截面高度（墙长）不宜大于8m。

否则，墙面开洞并形成弱连梁连接，后用砌体填充。

8．房屋纵向区段较长时，纵向剪力墙不宜集中设置在房屋的端开间。

9．为避免施工困难，不宜在变形缝两侧同时设置剪力墙。

10．抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。

11．剪力墙之间的间距宜≤4B且≤50m（现浇、7度抗震），剪力墙之间的楼板有较大开洞时，剪力墙的间距应减小。

大洞见〈高规〉。

12．带边框的剪力墙截面厚度，抗震设计时，不应小于160mm且层高的1/20；一、二级抗震等级底部加强部位的墙厚，不应小于200mm且层高的1/16。

无端柱或翼墙的一字墙时，180mm且1/15，加强部位层高1/12。

否则计算墙体的稳定性。

三、剪力墙的构造要求，构造边缘构件和约束边缘构件设置、开洞构造及配筋等构造见〈高规〉7.2.16；7.2.17等。

四、初估截面尺寸及砼强度等级（必须满足构造规定）参照相近结构估。

或框架梁按跨度估；框架柱按负荷轴压估后再适当扩大；剪力墙按截面构造选。

强度C30左右。

框剪结构设计框图框剪结构协同工作分析一、 计算简图选某独立区段，将横向所有框架和所有剪力墙各自综合在一起，分别形成综合框架和综合剪力墙。

综合框架与综合剪力墙间通过各楼层处连梁（楼板）相连（刚接或铰接），局部出屋面部分不作为独立层。

为方便手算，结构布置时，应至少有一榀标准框架，剪力墙宜布置成整截面墙或整体小开口墙，剪力墙尽量自顶至底贯通。

注意：底层层高和剪力墙总高；楼层无扭转。

二、 计算综合框架、综合剪力墙、综合连系梁的刚度1．综合剪力墙的等效抗弯刚度EI e按计算方向各片剪力墙分别计算等效抗弯刚度再合并。

对于整截面墙：H hI I i i ij wj ∑= I ij ——第I 层第j 片剪力墙的惯性矩 291H A I EI EI wj wjwj eqj μ+=——第j 片剪力墙的等效抗弯刚度μ——剪应力不均匀系数（矩形2.1=μ，其它见教材）f wj A AopBt A 25.11(-= ——剪力墙水平截面的折算面积 f op A A ,——剪力墙洞口和总立面面积∑=j eqj eq EI EI ——综合剪力墙的等效抗弯刚度2．综合框架的抗推刚度C f （转角刚度）D ——框架的抗侧刚度，该层产生单位侧移的剪力值 C f ——使该层框架产生单位剪切角所需的剪力值C fi =D fi h i ——对于第i 层，两者相差h i 倍。

各层D fi 值通常不同，导致C fi 值不同，需折算。

综合框架的C f 近似取层高的加全平均值：H hC C n i i fi f ∑==1 C fi ——综合框架第i 层的抗推刚度其中 ∑==m k ck k i fi i h D 1212α 则 ∑==mk ck k i fi i h C 112α 当框架高度超过50m 或大于其宽度的4倍时，应计算柱轴向变形对框架—剪力墙体系内力与位移的影响。

f N M M fo C C ∆+∆∆=——考虑柱轴向变形综合框架的转角刚度3．连系梁分布约束力矩m b 和旋转刚度C b对于框架与剪力墙刚接体系，连系梁对剪力墙有约束作用，其伸入墙肢部分刚度很大，可看作刚域，可参照壁式框架处理方法。

∑=+*--=s j b i bi EI l b a h C 132)1()1(112β s ——第i 层连系梁根数各层连系梁的C bi 可能不同，近似取层高的加全平均值：∑==n i i bi b h C HC 11 ——连系梁的旋转刚度 dz d C m b b γ= ——综合连系梁沿高度的分布约束力矩三、计算结构的刚性特征值λe bf EI H C C 22)(+=λ ——反映综合框架与综合剪力墙刚度之间的相对关系，其值的大小对综合框架和综合剪力墙的内力和位移会产生很大的影响。

据λ、ξ（相对高度）及外荷载（风载或地震力）可计算（公式或查图表）结构的位移和内力。

四、计算结构位移并验算位移限制条件（风、地震分别计算）注意：地震作用下顶部附加集中力的作用。

根据公式或查图表可计算结构顶点侧移和各楼层标高处的侧向位移，进而计算层间位移（上下层侧移之差）。

一般列表计算。

再验算位移限制条件。

当不满足时，需修改梁、柱、剪力墙的截面尺寸甚至重新布置结构，再重新计算位移，直至满足要求为止。

五、计算综合结构的内力（风、地震分别计算）利用公式或查图表可很方便地算出综合剪力墙、综合框架（包括连系梁）所分担的水平荷载值及内力。

1．按各楼板标高，分别计算各楼层综合剪力墙的水平荷载P wi 、剪力V wi 、弯矩M wi 。

2．按各楼板标高，分别计算各楼层综合框架（包括连系梁）的荷载P fi 和广义剪力fi V 。

3．再按综合框架的抗推刚度f C 和综合连系梁的旋转刚度b C 的比例将综合框架的广义剪力fi V 分配给综合框架和综合连系梁。

fi bf b bi V C C C m +=——综合连系梁分配的单位高度分布力矩 i bi bi h m M = ——第i 层连系梁总的集中力矩fi b f ffi V C C C V += ——综合框架分配的剪力注意：水平地震作用下，按过小剪力设计的框架，整体结构是不安全的（楼板平面内刚度并非无限大，当剪力墙间距较大时，楼板变形会加重框架的负担；另外剪力墙开裂后刚度降低会转移部分剪力给框架；应有一定的安全储备）。

因此，对于02.0V V fi <的楼层，框架总剪力需调整，取下式中的较小者：⎪⎩⎪⎨⎧==max 05.12.0fi fi fi V V V V 其中： 的最大值—各层中——结构底部总剪力—fi fi V V V max 0近似将各层上、下楼板标高处总剪力的平均值作为该层柱中点处综合框架的总剪力：21fifi fi V V V +=- 注意：该剪力只为本层独有，不向下传递。

六、内力分配及各杆内力计算1．剪力墙之间的内力分配剪力墙以弯曲变形为主，当各片剪力墙大体一致时，可按弯曲刚度分配；若截面尺寸较大时，剪力分配宜考虑剪切变形的影响。

一般地，剪力墙可按等效抗弯刚度分配内力：wi e eqjwij V EI EI V = ——第i 层第j 片剪力墙分配的剪力wi e eqjwij M EI EI M =——第i 层第j 片剪力墙分配的弯矩 wi wi M V 、 ——第i 层综合剪力墙的剪力和弯矩2．框架的内力分配有了综合框架各层的总剪力，可按该层各柱的D 值分配剪力，再进而用D 值法绘出所选框架的弯矩图和剪力图。

3．连系梁的内力分配（铰接体系不需要）有了各层连系梁总的集中力矩bi M ，可按该层各连系梁各端的弯矩系数分配给各连系梁两端（参照壁式框架）：l b a b a EI b 3)1)(1()1(6--+-+β和lb a b a EI b 3)1)(1()1(6--++-β—连系梁两端的弯矩系数 再近似按线性关系求出连系梁在墙肢边缘处的弯矩及剪力。

注意：以上所求出的内力均应为标准值，内力组合时再转成设计值；当水平荷载的合力中心（质心）与结构刚度中心不重合或结构布置不对称时，楼层会产生扭转，尚应考虑扭转的影响，结构布置时应特别注意。

竖向荷载下内力计算分层法或弯矩二次分配法计算。

参照《砼结构》下册。

楼盖设计按连续板计算。

楼梯设计参照《砼结构》下册。

高层框剪结构的荷载计算一、 风荷载计算（建筑结构荷载规范GB50009-2001）近似均布荷载。

0w w z s z k μμβ= 0w ——基本风压，大连取0.65KN/m 2S μ——风载体型系数，一般0.8+0.5=1.3z μ——风压高度修正系数，近似按2/3H 取均载，如H=50m 高，地面粗糙度B 类，则：45.1=z μz z z μξνϕβ+=1 ——风振系数 —振型系数——脉动影响系数——脉动增大系数—z ϕνξ 32311053.025.0B H T -⨯+= 框剪结构如：H50，B16，则T 1=0.8ST 1=0.07n=0.07x13=0.9s42.08.065.02210=⨯=T w 查表7.4.3得35.1=ξ查表7.4.4-3，H50，H/B=1，得46.0=ν查表F.1.2，Z/H=0.7，得67.0=zϕ 33.145.167.046.053.111=⨯⨯+=+=z z z μξνϕβ二、地震荷载计算（建筑抗震设计规范GB50011-2001） 近似倒三角形荷载。

高度不超过40m ，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及接近于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。

否则，振型分解法等。

eq Ek G F 1α=——底部剪力值1α ——地震影响系数，椐T 1、10.0max =α（大连设计烈度7度,多遇地震,设计地震分组第一组,二类场地,特征周期值T g =0.35S ）查图表可得。

1αα 45.0α 0 0.1 T g 5T g T 1∑=i ieq G G 85.0 ——结构总重力荷载)1(1n Ek n j jjii i F H G H G F δ-=∑= ——各楼层水平地震力标准值 G i ——第i 楼层重力荷载代表值，按表5.1.3（活载取0.5）Ek n n F F δ=∆ ——顶部附加地震力07.008.01+=T n δ g g T T T 4.1,35.01>=查表5.2.1得顶部附加地震作用系数。

g T T ≤1时不考虑顶部附加地震作用。

对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框剪结构： T T ∆=017.1α ——基本周期0α——折减系数，框架结构0.5~0.6，框剪结构0.7~0.8，剪力墙结构1.0。

T ∆——把集中在各楼面处的重力荷载G i 假想地看作水平荷载，求得的结构顶点位移。

对于突出屋面的局部结构，其水平地震力乘增大系数3，但不往下传。