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文档之家› 第六章 框架-剪力墙结构设计
第六章 框架-剪力墙结构设计
(5)框剪结构具有多道抗震防线,震害调查表明,确 为一种抗震性能很好的结构体系。
(6)框剪结构的水平位移由 u h 控制,层间位移最
大值发生在(0.4~0.8)H范围内的楼层。 (7)框剪结构在水平力作用下,框架上下各楼层的剪 力值比较接近,梁、柱弯矩、剪力值变化较小,梁、 柱构件规格较少,有利于施工。
包括总剪力墙、总框架和总连梁三个部分,其中 刚性连梁包括所有与墙肢相连的连系梁刚接端。
(3)总剪力墙刚度的计算
EI w EI eq
n
式中,n ——总剪力墙中剪力墙数量;
EI eq——单片剪力墙的等效抗弯刚度,可用第五章 的方法计算。
(4)总框架刚度计算
总框架的剪切刚度 C f 为使总框架在楼层间产生单
(2)计算简图 剪力墙和框架之间的连接有两类,一类是通过楼板:
楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平 位移,但假定平面外刚度为0,其对各个平面结构不产 生弯矩,连系梁可以简化成铰接连杆。
第二类是通过楼板和连梁:
纵向:B、C轴又有剪力墙又有柱,一端与柱相连一 端与墙相连的梁也称为连系梁,该梁对墙和柱都会有 约束作用,对柱的约束反映在D值中,故同前,连杆 与墙为刚接,与框架为铰接。
Ei
I
——总剪力墙中各种不同的抗弯刚度;
wi
ni ——每种不同的抗推、抗弯刚度的层数。
当框架很高时,需要考虑柱轴向变形对 CF 的影 响,以减小该方法的误差。
H 50m 或 H 4B 时,需要修正抗推刚度
CF 0
M M N
CF
M ——仅考虑梁柱弯曲变形时框架的顶点位移;
N ——仅考虑梁柱轴向变形时框架的顶点位移。
5、剪力墙的布置 剪力墙的布置应遵循“均匀、分散、对称、周边”
的原则。一般情况下,剪力墙宜布置在下列部位:
(1)竖向荷载较大处——增加竖向荷载可以避免墙肢 出现偏心受拉的不利状态;
(2)建筑物端部附近——减少楼面外伸段的长度,而 且有较大的抗扭刚度;
(3)楼梯、电梯间——楼梯、电梯间楼板开洞较大, 设剪力墙予以加强;
6-1 概述
1、框架-剪力墙结构的特点
(1)框架-剪力墙结构由框架和剪力墙两类抗侧力构 件共同来抵抗水平力和竖向力。
(2)变形特点:剪力墙以弯曲型变形为主,框架以剪 切型为主。在同一结构中通过楼板把两者联系在一起。 楼板在其自身平面内刚度很大,它迫使框架和剪力墙 在同层标高处共同变形。
框架:层间变形,上小下大 剪力墙:层间变形,上大下小 框架-剪力墙结构的层间变形在下部小于纯框架,在 上部小于纯剪力墙,共同作用曲线上、下层间变形更 加均匀。
M N ——可以由3~4种方法计算,计算时可用任意
第六章 框架-剪力墙结构设计
6-1 概述 6-2 框架-剪力墙结构内力计算 6-3 框架-剪力墙结构协同工作性能 6-4 框架-剪力墙结构构件的截面设
计及构造要求
本章教学目标
通过本章学习掌握框架-剪力墙结构的协 同工作原理及特点。了解框架-剪力墙结构两 种计算图形的划分原则。了解铰接与刚接体系 计算方法的推导过程,掌握其计算方法。了解 两种体系计算的异同点。掌握刚度特征值对框 架-剪力墙结构受力和位移的影响。掌握框架 -剪力墙结构各个构件内力的计算方法。
(8)计算方法
A、杆件单位矩阵位移法:剪力墙简化为大刚域平面刚架,该方 法考虑杆件轴、剪、弯的影响,同时考虑扭转,计算结果较精 确。这是目前大部分结构通用计算程序所采用的方法,它建立 在平面结构假定的基础上,这种程序称为空间协同工作计算程 序; B、手算法:利用图表,较适用于比较规则的结构,可以得到满 意的结果。这种方法不考虑轴向变形的影响,在高度较大的高 层建筑中计算有较大误差。
位剪切变形角时所需要的水平剪力,C f h Dj 。
工程中如果框架各层的抗侧移刚度及总剪力墙等 效抗弯刚度沿结构高度不完全相同,在可采用加权平 均法求其平均值。
加权平均法:
niCFi C f i ni
i
ni Ei Iwi
EI w i
ni
i
CFi ——总框架中各种不同的抗推刚度;
总剪力墙:4片墙组成,总框架:2榀框架和6根柱子
总连杆:包括8各刚接端
工程设计中,通常根据连梁截面尺寸的大小,选 用铰接体系或者刚接体系。如果连梁截面尺寸较小, 其刚度就小,约束作用很弱,也可忽略它对墙肢的约 束作用,把连梁处理成铰接连杆。
上述两图是框剪结构简化的两种计算体系,分别 为铰接体系和刚接体系。
(4)平面形状变化处——在平面形状变化处应力集中 比较严重,在此处设剪力墙予以加强,可以力计算
本节的主要目的是确定如何归并总剪力墙、总框 架,以及如何确定总剪力墙和总框架之间的联系和相 互作用方式。
1、基本假定及总剪力墙和总框架刚度计算 (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。 ②当结构体型规则、剪力墙布置比较对称均匀时,结 构在水平荷载作用下,不计扭转的影响。 ③不考虑剪力墙和框架柱的轴向变形及基础转动的影 响。
(3)受力特点:
协同工作时,剪力墙单元刚度比框架大得多,剪力墙 担负大部分水平荷载,两者之间相互作用力:剪力墙 下部变形增大,框架减小,故下部为拉力;上部正好 相反,剪力墙变形减小,框架增大,故上部为推力; 框架上部和下部剪力趋于均匀化。
(4)框剪结构在水平力作用下,框架和剪力墙之间楼 层剪力的分配和框架各楼层剪力分布情况,是随楼层 所处高度而变化的。框剪结构中,框架底部剪力为零, 剪力控制截面在房屋的中部甚至上部,而纯框架最大 剪力在底部。
上述两种方法都基于平面结构以及楼板在平面无限刚的假 定,均是将纵向和横向水平荷载分别进行计算。
2、框架-剪力墙结构中的梁
3、适用高度及高宽比 自学,可以参考课本第二章的相关内容。
4、剪力墙的合理数量 震害调查结果表明,剪力墙数量越多,地震震害
减轻的越多。但是,剪力墙的量太多也不经济。剪力 墙数量多,地震力越大,使得上部结构的材料增加, 而且基础设计也很困难。所以,有一个合理墙量的问 题,见课本P113表6.1。