框架剪力墙结构设计

6
7
（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；
（５）框架—剪力墙结构中剪力墙布置须满足: 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。
8
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。
抗震等级 一二三
框架
0.7 0.8 0.9
板柱-剪力墙、框架-剪力墙、框架-核 0.75 0.85 0.95 心筒、筒中筒
部分框支剪力墙
0.6 0.7
18
表6.3附注： 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； 注2、适用于C60以下的柱 C65～C70时，降低0.05；
有：
d 2y d 2
0
(2) 在结构顶部，ξ＝1.0，有：
0 (倒三角形水平荷载）
Vw VF
0
（均布水平荷载）
F （顶部集中荷F载)
(3) 在结构底部，ξ＝0
y0
(4) 在结构底部，ξ＝0
dy 0 d
51
以均布荷载为例，其待定系数为
C1C4C qFH 22sch h1
（6.6）
k
EIw (EIeq)j j1
46
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。
CFh Dj
其中
Dj
12
ic h2
47
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
CF
设计条件 ７０，Ⅱ类土
构件截面面积与楼面面积之比 （ＡＷ+ＡＣ）／Ａｆ
0.03～0.05
剪力墙截面面积与楼面 面积之比ＡＷ／Ａｆ
0.02～0.03
８０，Ⅲ类土
0.04～0.06
0.03～0.04
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。
≥50ｍｍ Ｃ20～Ｃ40
Φ6～8@150～ 宜≥40ｍｍ 200
5
（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。
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 ％；
9
（６）长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中 横向剪力墙沿长方向的间距宜满足表6.1的要求。
2
3
二、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
4
（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
非抗震
≥1/25（层高 或剪力墙无 支长度） ≥160
26
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160mm 。
27
三、构件截面尺寸估算及材料强度等级选定 1、构件截面尺寸估算 （１）梁 hb (110~118)lb 满足刚度要求； 为了减少剪切变形和避免发生剪切破坏,要求 ln 4hb 避免出现薄腹梁,要求:ｂ≥200,截面高宽比一般取
第6章 框架－剪力墙结构设计
1
第一节 框架－剪力墙结构概念设计
一、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）
Leabharlann Baidu
相互作用：楼板在楼层处协调两者的变形，将产生 相互作用，其结果是下部楼层剪力墙拉着框架按弯
曲型曲线变形，剪力墙承担了大部分水平力；上部
楼层框架拉着剪力墙按剪切型曲线变形。
49
令： x H H CF EIw （6.12）
d4y2d2yH4 p()
d4 d2 Ew I
方程解答为:
（6.13）
y () C 1 C 2 C 3 sh C 4 ch y 1（6.14）
其中 y1为方程的特解，由荷载形式p(x)确定;C1～C4由 边界条件确定。
50
边界条件：(1)在结构顶部,ξ＝1.0，ＭＷ＝0，故
o
M M N
CF
式中 △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。
48
总框架剪力与抗侧刚度的关系：
VF
CF
dy dx
ddV FxpF(x)CFdd22yx
将式（6.11）代入式（6.6），得
p(x)CFdd22yxEw Idd44yx
（6.10） （6.11）
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。
28
（２）柱
柱子截面由轴压比限值估算
n
N fc A
N为轴压力设计值，截面尺寸估算时，可近似取：
(14.0～18.0kN/m) ×单柱受荷面积×柱所承担 荷载的层数
柱子的最小尺寸：非抗震250㎜；抗震300㎜，圆 柱直径350㎜；
16
（3）计算复核阶段
①自振周期： T(0.0~ 60.0)8 n
②轴压比：抗震设计时，不宜超过表6.3的规定。 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。 一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，墙
肢的轴压比不宜超过表6.4的规定。
17
表6.3 柱轴压比限值 N
fc A
结构类型
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。
21
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；
使结构周期接近场地卓越周期，引起共振。
14
（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，采用弱连梁连接； ③墙肢长度不宜大于８ｍ。
15
（2）初估尺寸阶段
表6.1底层构件截面积与楼面面积之比
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）。
40
1、 铰接体系的内力和位移计算 求解的方法为:力法。切开连杆后，示出未知力Fj，
将Fj连续化成为连续分布力pF(x)。 剪力墙：底部固定、静定结构、外荷载为p(x)、
C75～C80时，降低0.10。
19
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。
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；
20
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；
32
2、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度时≤C60；8度时≤C70。 剪力墙， ≥C20；带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙，
≥C25。
33
四、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
2.5B，30
—
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。
11
(7)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，
称为体系裂缝）。
（8）板柱-剪力墙结构的布置 板柱结构基本没有梁，抵抗水平力能力差，结
总框架的反力pF(x)； 框架：总剪力墙的反力pF(x)。
41
42
43
44
45
悬臂剪力墙内力和变形的关系
d2 y
Mw EIw dx2
（6.4）
VwddM w xEw Idd3x3y
（6.5）
p (x)pF(x)pw (x)d dw V x Ewd d I44 yx
总剪力墙的抗弯刚度：
36
一、计算简图
框架—剪力墙结构铰接体系:剪力墙与框架之间只
通过刚性楼板联系，共同承担水平荷载；
框架—结构刚接体系：部分或全部剪力墙与框架
之间有连梁联系，连梁对与之相连的剪力墙有约束 作用；（当连梁的尺寸较小时，对墙肢的约束很弱， 也可视为铰接体）。 刚接结点数目确定。
37
38
39
二、水平荷载作用下框架—剪力墙结构内力和位移 计算
22
注6、附注第4、5两款之措施，也适用于框支柱； 注7、柱轴压比限值不应大于1.05。
23
表6.4 剪力墙墙肢轴压比限值
轴压比 N/fcA
一级（9度） 一级（7、8度）
0.4
0.5
二级 0.6
一、二级剪力墙的底部加强部位的要求; 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）。
一、二级抗震等级
底部 加强 部位
其他 部位
无端柱或翼墙 的一字形剪力
墙
其他截面剪力 墙
≥1/12（层高） ≥1/16（层高
≥200
或剪力墙无支
长度）
≥200
≥1/15（层高） ≥1/20（层高
≥180
或剪力墙无支 长度）
≥160
三、四级抗震 等级
≥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
点非常薄弱，对抗震不利。因此，需满足以下要 求：
12
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。
13
2、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，
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
表6.1 剪力墙最大间距（m）
楼盖 形式
现浇
非抗震设
抗震设防烈度
计（取较 6度、7度 8度（取较小
小值） （取较小值）
值）
5.0B，60 4.0B，50
3.0B，40
9度（取较 小值）
2.0B，30
装配整体 3.5B，50 3.0B，40
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：
bx lx
1 2
bx bb
2 3
bb
bx
x
bc 2
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。
24
③ 结构侧移 结构侧移大小是高层建筑结构刚度的一个反映，
也是对构件截面大小、刚度大小的一个相对指标。 楼层层间最大位移与层高之比的限值在第3.4节中
有明确规定；如计算出的侧移超过限值，则须调整 结构平面布置和剪力墙数量。 3、 剪力墙最小厚度 以保证出平面的刚度和稳定性。
25
剪力墙的最小厚度
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； 结构计算模型选择、结构内力计算、复核侧移； 内力组合及构件截面设计； 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等。
34
35
第二节 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），计算机计算； 近似法，适用于手算。