第九章 框架—剪力墙结构简化计算.pps

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第九章 框架,剪力墙结构简化计算,.,广东工业大学建设学院 韦爱凤,1,6.1框架剪力墙结构概念设计,6.1.1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）,相互作用力,2,6.1.2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,3,1.框架剪力墙结构布置,（1）楼盖结构,50米，应采用现浇楼盖结构,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,50,2040,68150200,宜40,4,1.框架剪力墙结构布置,（）框架和剪力墙的布置方式,灵活 对称,框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；,在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；,在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙；,上述两种或三种形式的混合,5,1.框架剪力墙结构布置,（）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,（）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,6,（）框架剪力墙结构中,剪力墙布置须满足:,7,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。,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。,纵、横剪力墙宜组成形、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,；,8,1.框架剪力墙结构布置,（）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，,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,9,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,60,mm,的叠合楼板可作为现浇板考虑。,表6.1 剪力墙最大间距（,m）,楼盖形式,非抗震设计（取较小值）,抗震设防烈度,6度、7度,（取较小值）,8度,（取较小值）,9度,（取较小值）,现浇,5.0,B，60,4.0,B，50,3.0,B，40,2.0,B，30,装配整体,3.5,B，50,3.0,B，40,2.5,B，30,10,1.框架剪力墙结构布置,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）,11,1.框架剪力墙结构布置,.板柱-剪力墙结构的布置应符合,（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,12,2.,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,使结构周期接近场地卓越周期 引起共振,13,2.,剪力墙合理数量,（）,方案阶段,间距符合表6.1，能保证楼面刚度无限大,一般及30左右,设计细高剪力墙，保证延性，大于,若不满足，设洞口，洞口连梁用弱连梁,墙肢长度不宜大于,14,2.,剪力墙合理数量,（2）初估尺寸阶段,.,剪力墙截面面积、,柱截面面积、,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,。,表6.1底层构件截面积与楼面面积之比,设计条件,构件截面面积与楼面面积之比（+）,剪力墙截面面积与楼面面积之比,，类土,0.030.05,0.020.03,，类土,0.040.06,0.030.04,15,2.剪力墙合理数量,（3）计算复核阶段,自振周期,16,2.,剪力墙合理数量,轴压比,表,6.3,柱轴压比限值,对于类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当减小,结构类型,抗震等级,一,二,三,框架,0.7,0.80,0.90,板柱-剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒、筒中筒,0.75,0.85,0.95,部分框支剪力墙,0.60,0.70,17,柱轴压比限值（附注）,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,2.适用于,C60,以下的柱,C65C70,时，降低0.05,C75C80,时，降低0.10,18,柱轴压比限值（附注）,3.适用于剪跨比,2,的柱,1.5,2.0,减小0.05,1.5,时 轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施,19,柱轴压比限值（附注）,4.当沿柱全高采用井字复合箍，箍筋间距不大于100,mm、,肢距不大于200,mm、,直径不小于12,mm,时，柱轴压比限值可增加0.10；当沿柱全高采用复合螺旋箍，箍筋螺距不大于100,mm。,肢距不大于200,mm、,直径不小于12,mm,时，柱轴压比限值可增加0.10；当沿柱全高采用连续复合螺旋箍，且螺距不大于80,mm、,肢距不大于200,mm、,直径不小于10,mm,时，轴压比限值可增加0.10。以上三种配箍类别的含箍特征值应按增大的轴压比确定；,20,柱轴压比限值（附注）,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；,21,柱轴压比限值（附注）,6.附注第4、5两款之措施，也适用于框支柱,7.柱轴压比限值不应大于1.05,22,2.,剪力墙合理数量,表,6.4,剪力墙轴压比限值,（一、二级剪力墙的底部加强部位）,对剪力墙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）,轴压比,一级（9度）,一级（7、8度）,二级,N/,f,c,A,0.4,0.5,0.6,23,2.,剪力墙合理数量,结构侧移,限制层间最大位移与层高之比,相对指标,刚度小 地震作用小 能满足,刚度大 地震作用大 能满足,24,3.,剪力墙最小厚度,保证出平面的刚度和稳定性,剪力墙的最小厚度,一、二级抗震等级,三、四级抗震等级,非抗震,无端柱或翼墙的一字形剪力墙,其他截面剪力墙,底部加强部位,1/12（层高）,200,1/16（层高或剪力墙无支长度）,200,1/20（层高或剪力墙无支长度）,160,1/25（层高或剪力墙无支长度）,160,其他部位,1/15（层高）,180,1/20（层高或剪力墙无支长度）,160,1/25（层高或剪力墙无支长度）,160,25,3.,剪力墙最小厚度,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,160,mm,26,6.1.3,构件截面尺寸估算、材料强度等级选定,1.,构件截面尺寸估算,（）梁 刚度,避免短梁,200 截面高宽比一般取,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。,27,（）柱,柱子截面由轴压比限值估算,柱子的最小尺寸：,非抗震250,抗震300，圆柱直径350,柱截面高宽比，剪跨比,28,（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,29,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：,30,式中,b,x,梁水平加腋宽度,l,x,梁水平加腋长度,b,b,梁截面宽度,b,c,沿偏心方向柱截面宽度,x,非加腋侧梁边到柱边的距离,31,2.,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,C60,8,度,C70,剪力墙结构混凝土强度等级不应低于,C20,；,带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于,C25,32,6.1.4 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 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 结构内力计算 复核侧移,内力组合 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,33,6.2,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,近似法 手算,34,5.2.1 计算简图,总剪力墙 总框架,铰接体系 总剪力墙与总框架之间通过刚性楼板联系，刚性楼板对各平面结构无约束弯矩；,刚接体系 总剪力墙与总框架之间通过连梁联系，连梁对各平面结构有约束弯矩；（当连梁的尺寸较小时，对墙肢的约束很弱，也可视为铰接体）,刚节点数目,35,6.2.2水平荷载作用下框架剪力墙结构内力和位移计算,基本假定：,（）,楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为零；,（）,不计扭转；,（）,框架和剪力墙沿高度方向无变化，（取加权平均值计算）,36,1.,铰接体系的内力和位移计算,将连杆连续化，切开连杆，其分布力为,37,38,39,40,41,悬臂剪力墙内力和变形的关系,（6.4）,（6.5）,（6.6）,总,剪力墙的抗弯刚度：,42,总框架的抗侧（推）刚度,C,F,抗侧（推）刚度-产生单位层间变形角所需的推力。,43,抗侧（推）刚度,C,F,的修正,当框架高度大于50或时，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,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,44,总框架剪力与抗侧刚度的关系,（6.10）,（6.11）,45,将,式（6.11）代入式（6.6）：,46,令：,（6.12）,（6.13）,47,为方程的特解，由荷载形式 确定,由边界条件确定,48,边界条件：,（）,在结构顶部,1.0,，,0，故有：,（）,在结构顶部，,1.0，,有：,（）,在结构底部，,0,（）,在结构底部，,0,49,均布荷载下的特定系数：,50,位移计算公式：,倒三角形水平荷载,均布水平荷载,顶部集中荷载,51,已知：,y(),可以求出：,M,W,(),V,W,(),V,F,(),如公式(6.20)(6.22),52,用,弯矩系数、剪力系数、位移系数来表示：,53,2.,刚接体系的内力和位移计算,与,铰接体系的区别,54,55,56,57,58,刚域的取值,59,60,连杆对剪力墙墙肢的约束弯矩,m(x),的计算：,61,对一端有刚域的连杆，杆端约束弯矩系数为：,62,发生转角为,时所需要的杆端约束弯矩,连续化，得在高度处第个梁端单位高度上约束弯矩,m,ab,代表,m,12,或,m,21,63,当一层有个刚性结点时，连梁总约束弯矩为,当各层,m,ab,不,同时，取加权平均值计算,64,悬臂剪力墙内力和变形的关系,（6.27）,（6.6）,65,总框架剪力与抗侧刚度的关系,（6.28）,66,将,式（6.28）代入式（6.27）：,67,令：,（6.30）,（6.31）,68,比较刚接体系与铰接体系，微分方程形式完全相同，四个边界条件相同，故两者的解相同,不同点有二：,1.框架剪力墙结构的刚度特征值,计算公式不同,2.,水平剪力的计算公式不同,69,铰接体系中图表查得的剪力墙剪力,铰接体系中图表查得的框架剪力,框架广义剪力,70,刚接体系内力计算步骤：,（）由体系的,及,查表求得、,、,V,W,(2),计算,框架广义剪力,（3）计算总框架的总剪力和连梁的总约束弯矩,71,（4）总剪力墙的剪力,72,3.,构件内力计算,（1）剪力墙的内力（将总剪力墙的总弯矩、总剪力按刚度分配到各片剪力墙上）,第层的墙肢总数,73,（2）框架梁、柱的内力（将总框架的总剪力按刚度分配到各柱上）,第层柱的总数,74,（3）刚接体系连梁的弯矩和剪力,h,j,、,h,j+1,分别代表第层、第,+1,层的层高,;,M,jiab,表示第层第个刚接点连梁对剪力墙中心处的弯矩,;,75,连梁弯矩设计值为：,76,77,连梁剪力设计值为：,78,地震作用下框架剪力的调整,(保证框架具有一定的抗侧力能力，能起到第二道防线的作用）,当 框架总剪力不必调整,当 框架总剪力取：,79,地震作用下框架剪力的调整,对应于地震作用标准值且未经调整的各层（或某一段内各层）框架承担的地震总剪力；,对框架柱数量从下至上基本不变的规则建筑，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总剪力；,80,对框架柱数量从下至上基本不变的规则建筑，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；,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。,81,82,按调整前、后总剪力的比值调整每根框架柱和与之相连的框架梁的剪力及端部弯距标准值,框架柱的轴力标准值可不予调整,83,5.刚度特征值对框架剪力墙结构内力和位移特征的影响,84,85,86,87,88,89,90,91,92,6.4框架剪力墙结构截面设计及构造,1.,框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构中，剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率,W,抗震设计时,W,0.25,非抗震设计时,W,0.20,并应至少双排布置,拉筋至少,6 600,（一般剪力墙结构：,一、二、三级,W,0.25,四级、非抗震设计,W,0.20）,93,2.带边框剪力墙结构的构造,1）带边框剪力墙的截面厚度：,抗震设计时，一、二级剪力墙的底部加强部位200,mm，,且层高的1/16,其他情况160,mm，,且层高的1/20,当剪力墙截面厚度不满足要求时，应计算墙体稳定。,94,2.带边框剪力墙结构的构造,2）剪力墙的水平钢筋应全部锚入边框柱内，锚固长度不应小于,a（,非抗震设计）或,aE,（,抗震设计）；,3）带边框剪力墙的混凝土强度等级宜与边框柱相同,4）与剪力墙重合的框架梁可保留，亦可做成宽度与墙厚相同的暗梁,暗梁截面高度可取墙厚的2倍或与该片框架梁截面等高，暗梁的配筋可按构造配置且应符合一般框架梁相应抗震等级的最小配筋要求,95,2.带边框剪力墙结构的构造,5）剪力墙截面宜按工字形设计，其端部的纵向受力钢筋应配置在边框柱截面内,6）边框柱截面宜与该榀框架其他柱的截面相同，边框柱应符合框架柱构造配筋规定,边框柱的箍筋在剪力墙底部加强部位和洞口紧邻边框柱宜沿全高加密；,96,3.,板柱剪力墙结构的构造,（）配筋要求,沿两个主轴方向均应布置通过柱截面的,板底连续钢筋,，且钢筋的总截面面积应符合下式要求：,AsN,G,/f,y,As,通过柱截面的板底连续钢筋的总截面面积；,N,G,在该层楼面重力荷载代表值作用下的柱轴向压力设计值；,f,y,通过柱截面的板底连续钢筋的抗拉强度设计值,97,3.,板柱剪力墙结构的构造,（2）,构造要求,抗震设计时，无柱帽的板柱-剪力墙结构应沿纵横柱轴线在板内设置,暗梁,暗梁宽度可取与柱宽度相同或柱宽加上柱宽度以外各1.5倍板厚,98,暗梁配筋,1）暗梁上、下纵向钢筋应分别取柱上板带上、下钢筋总截面面积的50，且下部钢筋不宜小于上部钢筋的12,纵向钢筋应全跨拉通，其直径宜大于暗梁以外板钢筋的直径，但不宜大于柱截面相应边长的1/20；,2）暗梁的箍筋，在构造上应至少配置四肢箍，直径不应小于8,mm，,间距不应大于300,mm。,99,3.,板柱剪力墙结构的构造,设置托板式柱帽时,非抗震设计时托板底部宜布置构造钢筋,抗震设计时托板底部钢筋应按计算确定，并应满足抗震锚固要求,计算柱上板带的支座钢筋时，可考虑托板厚度的有利影响,100,无梁楼板局部洞口,无梁楼板允许开局部洞口，但应验算满足承载力及刚度要求,当未作专门析时，在板的不同部位开单个洞的大小应符合,图8.2.4,的要求,若在同一部位开多个洞时，则在同一截面上各个洞宽之和不应大于该部位单个洞的允许宽度,所有洞边均应设置补强钢筋,101,图,8.2.4,无梁楼板开洞要求,102,完,103,