框架剪力墙结构设计

总框架的反力pF(x)； 框架：总剪力墙的反力pF(x)。
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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：
≥50ｍｍ Ｃ20～Ｃ40
Φ6～8@150～ 宜≥40ｍｍ 200
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（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。
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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。
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二、水平荷载作用下框架—剪力墙结构内力和位移 计算
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。
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
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（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
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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。
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剪力墙的最小厚度
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。
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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
使结构周期接近场地卓越周期，引起共振。
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（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。
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（2）初估尺寸阶段
表6.1底层构件截面积与楼面面积之比
柱截面高宽比≤３，剪跨比λ≥２。
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（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
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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
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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。
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。
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（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㎜；
非抗震
≥1/25（层高 或剪力墙无 支长度） ≥160
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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 。
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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
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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。
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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）。
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（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。
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表6.3 柱轴压比限值 N
fc A
结构类型
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 ％；
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（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。
C75～C80时，降低0.10。
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注3、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；
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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；
第6章 框架－剪力墙结构设计
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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）
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。
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（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。
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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
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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；
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。
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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；
点非常薄弱，对抗震不利。因此，需满足以下要 求：
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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。
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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，
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。
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(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
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
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以均布荷载为例，其待定系数为
C1C4C qFH 22sch h1
（6.6）
k
EIw (EIeq)j j1
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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
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ic h2
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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
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。
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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）
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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。
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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
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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。
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边界条件：(1)在结构顶部,ξ＝1.0，ＭＷ＝0，故
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）。
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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)、
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
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。
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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。