第7章框架剪力墙结构)

• 2、纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端。
纵向剪力墙布置在平面的尽端时，会造成对楼盖梁端的 约束作用，楼盖中部的梁板容易因混凝土收缩和温度变 化而出现裂缝，故宜避免。
板柱—剪力墙结构布置：
板柱结构由于楼盖基本没有梁，可以减小楼层高度。
1、同时布置筒体或两主轴方向的剪力墙以形成双向抗侧力 体系，并应避免结构刚度偏心，宜在对应剪力墙或筒体的各 楼层处设置暗梁。 2、抗震设计时，房屋的周边应设置边梁形成周边框架，房 屋的顶层及地下室顶板宜采用梁板结构。 3、有楼、电梯间等较大开洞时，洞口周围宜设置框架梁或 边梁。
7.5 框架剪力墙结构中剪力墙合理数量
• 框剪结构中剪力墙配置不能过少也不能过多，数 量应合理
框剪结构中剪力墙配得太少，对抵抗风荷载 及地震作用的帮助很小，但是配得太多，增加了 材料用量，增加了结构自重，增大了地震作用效 应，也是没有必要的。 • 剪力墙合理数量受多种因素影响，目前仍以经验 为主确定，高规对此尚无明确规定
• 5、双向无梁板厚度与长跨之比，不宜小于下表的 规定。
柱上板带
A1
跨 中板 带 柱上 板 带
跨 中板 带
A2
柱上板带
A1
B1
B2
L2/4
3
a
柱上板带
B1
1 a
2 a
L1/4
L1/2 L1
L1/4
无梁楼板开洞要求
洞1：b bc / 4且b t / 2；其中，b为洞口长边尺寸，bc为对应于洞口长边 方向的柱宽，t为板厚； 洞2：a A2 / 4且b B1 / 4； 洞3：a A2 / 4且b B2 / 4
1）剪力不调整 ：满足Vƒ≧0.2V0要求的楼层， 其框架总剪力不必调整；
2）剪力须调整：不满足式Vƒ≧0.2V0要求的楼 层，其框架总剪力应按0.2V0和1.5Vƒ,max二者的较 小值采用即： Vƒ=min
0.2V0 1.5Vƒ¸max
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V0——对框架柱数量从下至上基本不变的规则框架， 应取对应于地震作用标准值的结构底部总剪力；对 框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构，应取 每段最下一层结构对应于地震作用标准值的底部总 剪力。
3、总剪力墙的刚度
总剪力墙的刚度=各剪力墙的刚度之和
4、总框架的刚度---剪切刚度Cf
总框架的剪切刚度Cf为使总框架在楼层间产生单位剪切 变形时所需要施加的水平剪力,可由框架柱的侧移刚度D值求得. 框架产生单位剪切变形时，该层柱子顶部相对于柱底的 水平侧移为层高，根据柱子抗侧刚度的定义，总框架在该层的 剪切刚度为 Cf=h*D 故: m
实际结构中，在水平力作用下，结构出现扭转是不可避免的。存在扭 转时结构的受力分析将在后面的内容里加以讨论。需要指出的是，扭转的 存在不仅使计算工作大为复杂，而且对结构的受力也是十分不利的。
2、计算简图 在上述假定下，框—剪结构受水平力作用时，在同一楼 层处，所有框架、剪力墙的水平位移是相同的。此时，可以将 所有剪力墙综合在一起，称作总剪力墙；将所有框架也综合在 一起，称作总框架。总框架合总剪力墙之间，通过楼板或连梁 相联系，从而可以按平面结构来处理。结构的计算简图取决于 框架和剪力墙之间的联系方式。有以下两种情况： ① 框架－剪力墙结构铰结体系 ② 框架－剪力墙结构刚结体系
7.1
一般规定
这使得框—剪结构的侧移曲线既不是剪切型，也不是弯曲型， 而是一种弯、剪混合型，简称弯剪型。
3.框架－剪力墙结构的布置 4.框架－剪力墙结构中剪力墙的合理数量
框架—剪力墙结构的形式：
• 1、框架与剪力墙分开布置； • 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。
7.6
框剪结构的布置与构造要求
（2）横向剪力墙的间距宜满足下表要求： 剪力墙的间距 抗震设防烈度 非抗震设 楼面形式 6 度、7 计 8度 9度 度 ≤5B 且 ≤4B 且 ≤3B 且 ≤2B 且 现浇 ≤60m ≤50m ≤40m ≤30m ≤2.5B ≤3.5B 且 ≤3B 且 装配整体 且 — ≤50m ≤40m ≤30m
计算简图
铰接 固接
总 剪 力 墙
总 框 架
总 剪 力 墙
总 框 架
框架－剪力墙结构铰结体系
框架－剪力墙结构刚结体系
① 框架－剪力墙结构铰结体系
在剪力墙平面内，没有联系梁与剪力墙相连。框架和剪力 墙之间只是通过楼板相连。由于我们假定楼盖在平面外的刚度 为零，楼板将只能传递水平力，不能传递弯矩，即楼板的作用 可以简化为铰结连杆，这种体系即为铰结体系。总框架和总剪 力墙之间在楼层处通过铰结连杆相连接。
• （6）楼、电梯间等竖井的设置，宜尽量与其附近 的框架或剪力墙的布置相结合，使之形成连续、 完整的抗侧力结构。 • （7）抗震设计时，剪力墙的布置宜使两个主轴方 向的侧向刚度接近。
长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中， 剪力墙的布置：
1、横向剪力墙沿长方向的间距宜满足下表要求， 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；
• 4、无梁板可根据承载力和变形要求采用无柱帽 （柱托）板或有柱帽（柱托）板形式。 • 柱托板的长度和厚度应按计算确定，且每个方向 长度不宜小于板跨度的1/6，其厚度不宜小于板厚 度的1/4. • 7度时宜采用有柱托板，8度时应采用有柱托板， 此时托板每方向长度尚不宜小于同方向柱截面宽 度和4倍板厚之和，托板总厚度尚不应小于柱纵向 钢筋直径的16倍。 • 当无主托板且无梁板受冲切承载力不足时，可采 用型钢剪力架（键），此时板的厚度并不应小于 200mm。
L2/4
L2/2
L2
7.2
框架－剪力墙结构的内力计算
一、基本假定与计算简图 应按协同工作条件进行内力、位移分析，不宜将楼层剪力简 单地按某一比例在框架与剪力墙之间分配。 1、基本假定 ①楼板在自身平面内的刚度为无穷大，平面外刚度为零。 这一点同剪力墙结构分析时的假定是一样的。在此假定下， 一个结构的所有框架和剪力墙将协同变形，没有相对变形。 ②结构区段在水平荷载作用下，不存在扭转。 这一假定是为了现在的分析简便而提出来的。没有扭转、 只有平移时，一个结构区段内所有框架、剪力墙在同一楼层标 高处侧移相等，从而使分析大为简化－化空间为平面。
五、框剪结构的布置与构造要求
（一）结构布置的一般要求 1．框架结构应设计为双向抗侧力体系，主体结构不应 采用铰接。需要抗震设防的框剪结构，剪力墙宜双向布 置。 2．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截面在该边长的 1/4。 3．框剪结构中剪力墙的布置应符合以下要求： （1）横向剪力墙宜均匀对称地布置在建筑的端部附近、 楼电梯间、平面形状变化处及恒载较大的地方。
框架——剪力墙结构设计方法
M • 4、 C 80%M O ：此时意味着结构中剪力墙的数 量极少；；
• 抗震等级和轴压比：剪力墙的抗震等级按照框 架—剪力墙结构的规定执行；框架部分按照框架 结构的规定进行设计； • 最大使用高度：按照框架结构的要求执行；
框剪结构的布置原则
• 1、框架—剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系。 抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。 • 2、框架—剪力墙结构中，主体结构构件之间除个 别节点外不应采用铰接； • 梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合； • 框架梁、柱中心线之间有偏离时，应符合框架结 构中梁、柱中心线的有关规定。 • 3、框架—剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列 要求：
第7章
框架－剪力墙结构设计
本章重点：
1、框架——剪力墙结构的一般规定 2、框架——剪力墙结构的截面设计及构造
7.1
一般规定
1. 框架－剪力墙结构的优点
空间布置灵活； 因有剪力墙的存在，具有较大的抗侧刚度。
2. 框架－剪力墙结构侧向位移曲线的分布特点
框架结构在水平荷载作用下的侧向位移位移曲线呈剪切 形，层间位移底部大，顶部小，由底部向顶部有逐渐减少 的趋势。而剪力墙结构体系在水平荷载作用下的侧向位移 曲线呈弯曲形，层间位移底部小，顶部大，由底部向顶部 有逐渐增大的趋势。 将框架和剪力墙结合在一起，协同工作，将使得框架剪力墙结构的侧向位移得于综合，即：在底部，层间位移 大的框架将得到剪力墙的支持；而在顶部，层间位移小框 架将给予剪力墙予支持。共同工作的结果，将使结构的层 间位移沿高度有逐渐均匀化的趋势。
（7）剪力墙宜贯通建筑物全高，厚度逐渐减薄，避免刚度突 然变化。
（二）剪力墙构造 1．周边有梁、柱的剪力墙，厚度不应小于160mm，且 不小于墙净高的1/20。剪力墙中线与墙端边柱中线宜重 合，防止偏心。剪力墙的端部框架柱除楼电梯井外，应 保留，框架梁宜保留，如剪力墙周边仅有柱而无梁时， 则应设置暗梁。 2．框架—剪力墙结构中，当剪力墙部分承受的地震倾 覆力矩等于或小于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框 架部分应按框架结构的抗震等级采用；当剪力墙承受的 地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%较多时， 可适当降低框架柱轴压比限值的要求。 3．剪力墙不宜开边长超过800mm的洞，且洞口四周要 求配置构造钢筋。
• （1）剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼 梯间、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，宜在突出部分的端部 附近布置剪力墙； • （3）纵、横剪力墙宜组成L形、T形和 [ 形等形 式。 • （4）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%，以免受力过分集中。 • （5）剪力墙宜贯通建筑物的全高，并宜避免刚度 突变； • 剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐。
Vƒ—对应于地震作用标准值且未经调整的各 层框架承担的地震总剪力；
Vƒ,max —对框架柱数量从下至上基本不变的规 则框架，应取对应于地震作用标准值且未经 调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大 值；
Vƒ,max －对框架柱数量从下至上分段有规律变 化的结构，应取每段中对应于地震作用标准 值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力 中的最大值。
C f h D j , m 该层的框架柱的数量
j 1
h 该层的层高
7.4
• •
内力调幅
• •
1.联系梁 抗弯刚度折减，最低可达0.55EI 目的： 塑性铰出现在梁中； 便于施工。 2.框架剪力调整 目的：保证作为第二道防线的框架具有一 定的抗侧力能力 方法：抗震设计时，框架-剪力墙结构对应 于地震作用标准值的各层框架总剪力按下 列方法调整：
注：①B 表中为楼面宽度。 ②现浇部分厚度大于 60mm 的预应力或非预应力叠合板 可作为现浇考虑。
剪力墙之间楼面有较大的开洞时，剪力墙的间距应减小。
（3）纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋较长 时，不宜集中在两端布置纵向剪力墙，否则宜留施工后浇带以 减少温度、收缩应力的影响。 （4）纵横向剪力墙宜组成L形、T形和口字形等。 （5）当剪力墙墙肢截面高度大于8m时，可用门窗口或施工洞 形式联肢墙。 （6）剪力墙布置不宜过分集中，每道剪力墙承受的水平力不 宜超过总水平力的40%。
框架——剪力墙结构设计方法
• 抗震设计的框架—剪力墙结构，应根据在规定的 水平力作用下结构底层框架承受的地震倾覆力矩 • M C 与结构总地震倾覆力矩 M O的比值，确定相应 的设计方法。 • 1、M C 10%M O ：按照剪力墙结构设计，其中框 架部分根据框架-剪力墙结构的框架进行设计； • 抗震等级：剪力墙的抗震等级按照剪力墙结构的 规定执行；框架部分按照框架-剪力墙结构的框架 进行设计； • 最大使用高度：按照框架-剪力墙结构的要求执行；
框架——剪力墙结构设计方法
• 2、10%M O M C 50%M O ：按照框架-剪力墙结构 设计； 50% • 3、 M O M C 80%M O ：剪力墙的数量偏少， 框架承担较大的地震作用； • 抗震等级和轴压比：剪力墙的抗震等级按照框 架—剪力墙结构的规定执行；框架部分按照框架 结构的规定进行设计； • 最大使用高度：按照框架-剪力墙结构的要求适当 提高后执行；
② 框架－剪力墙结构刚结体系
在剪力墙平面内，有联系梁与剪力墙相连。这样，剪力墙 在弯曲变形时，必然受到联系梁对剪力墙的约束作用，联系梁 不仅有轴向力，还有弯矩。总剪力墙和总框架之间就不再是铰 结连杆，连杆和总剪力墙之间应该是刚结。连杆和总框架之间 仍是铰结，这是因为连梁对框架的约束作用可以在柱子抗推刚 度的计算中考虑。这种体系即为刚结体系。