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 h

I 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 wj

wj 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 Aop

Bt 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 h

C 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 1

212α 则 ∑==m

k 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 H

C 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λ

e b

f EI H C C 2

2)(+=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 。