剪力墙结构分析.docx

1、剪力墙结构分析、框架-剪力墙结构的特征1、 概念：框架一剪力墙结构，简称框剪结构，它是由框架和剪力墙组成的 结构体系。2、 适用范围：适用于需要灵活大空间的多层和高层建筑。3、 水平荷载作用下的变形特征：P图 (c) 图框剪结构荷载分配4、水平荷载作用下的受力特征：外药載 snen力# 翦力增讥圏乩2框剪结构曼力舖点5、是一抗震性能较好的结构体系 一协同工作：在协同工作时，剪力墙单元的刚度比框架大得多，往往由剪力墙担负大部分外荷载，其次， 两者分担荷载的比例上、下是变化的，由他们的变形特点可知，剪力墙下部变形将增大，框 架下部变形却减小了，这使得下部剪力墙担负更多剪力，而框架担负的剪力较小。上

2、部则相 反，剪力墙变形减小，因而卸载，框架上部变形加大，担负的剪力将增大，因此框架上部下 部所受剪力趋于均匀化。6、是一种延性较好的结构体系一延性好的框架：抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和有良好耗能性能的连梁所组成具有多道抗震设防。、框架一剪力墙结构中的梁 1 1 11 rr 1HA V * ff C1)普通框架梁C2)剪力墙之间的连梁A3) 端与墙肢相连，另一端与框架柱相连 B1、 类型:2、 设计方法1)普通框架梁C-按框架梁设计2)剪力墙之间的连梁 A 双肢或多肢剪力墙的连梁设计3) 一端与墙肢相连，另一端与框架柱相连 B-特殊考虑三、 框架一剪力墙适用高度及高宽比高宽比限值：P12表

3、2.3、2.4适用高度：P11表2.1、2.2注意：高宽比及高度限制的目的四、 剪力墙的布置1、 剪力墙的数量通过多次地震中实际震害的情况表明：在钢筋混凝土结构中，剪力墙数量越多，地震震害减 轻得越多。框架结构在强震中大量破坏、倒塌，而剪力墙结构震害轻微。因此，一般来说，多设剪力墙对抗震是有利的。但是，剪力墙超过了必要的限度，是不经济 的。剪力墙太多，虽然有较强的抗震能力，但由于刚度太大，周期太短，地震作用要加大， 不仅使上部结构材料增加，而且带来基础设计的困难。另外，框剪结构中，框架的设计水平 剪力有最低限值，剪力墙再增多，框架的材料消耗也不会再减少。所以，单从抗展的角度来 说，剪力墙数量以

4、多为好；从经济性来说，剪力墙则不宜讨多，因此，有一个剪力墙的合理 数量问题。在结构设计中剪力墙的合理数量可参考表 1决定.2、 剪力墙的布置(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(3)、梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合 .(4)、框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求：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，宜在凸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

5、和 形等型式；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 ；5）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；6）楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置；7）抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。（5）、长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中，其剪力墙的布置尚宜符合 下列要求：1） 横向剪力墙沿长方向的间距宜满足 P114表6.3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；2） 纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端（6）、框粱 -剪力墙结构可采用下列形式：1 ）框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或

6、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。6.2框架剪力墙结构的内力计算一、框架 -剪力墙结构的简化计算模型1 、基本假定1 ）楼板在自身平面内刚度无限大。2） 水平荷载的合力通过结构的抗侧刚度中心。3） 框架与剪力墙的刚度特征值沿结构高度为常量。在上述假定的基础上：1） 框架与剪力墙承担的剪力与其抗侧刚度成正比，而与平面位置无关。2） 可将框架等效为综合框架、剪力墙等效为综合剪力墙，放于同一平 面内分析。3） 综合框架、综合剪力墙之间用轴向刚度无限大的综合连杆连接。(h)图7.2

7、棒架四力墟较接体系(a) (M计算简開框架和剪力墙是通过楼板的作用连接在一起(c)图7.3 ffise-j?力增刚接体系(U)结拘平面图；)双肢壇与框衆；心)计算图横向：被连接的总剪力墙包含 4片墙，总框架包含5榀框架；总连杆中包含 2根连梁，每梁 有两端与墙相连，即2根连梁的4个刚结端对墙肢有约束弯矩作用纵向：总剪力墙包含4片墙，总框架包含2片框架和6根柱子（也起框架作用），总连杆中包含 8根一端刚接、一端铰接的连梁，即 刚接端对墙肢有约束弯矩作用总结：计算简图取法 一一平移协同工作计算方法把所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框架，协同工作计算主要解决荷载在总剪 力墙和总框架之间地分

8、配，得到总剪力墙和总框架的内力，并计算侧向位移。每片剪力墙的内力，按各片墙等效抗弯刚度进行再分 配，各个柱子的水平剪力也将按每个柱子的D值进行再分配。2、 总剪力墙刚度的计算k丿=13、 框架的剪切刚度计算：框架对剪力墙的弹性反力与框架的剪切刚度（侧移刚度）有关。用D值法：由前面所学，D值的物理意义是杆端有单位相对水平位移时所需的剪力。Cf框架抗推刚度：门 1耳 ED - a i -h1 c h9Eh框架抗推刚度当为任意变形时（转角）框架所受的剪力:耳就是框架所受的力，也就是框架给剪力墙的弹性反力。二、框架一剪力墙铰接体系的基本方程及内力计算1、 基本假定1） 框架与剪力墙之间没有弯矩传递，仅

9、传递轴力2） 综合连杆沿高度方向连续，其作用以等代分布力 Pf代替2、 计算简图图G冷计算简图g = H2 二 Hg / 乩(6.12)解：倒三角形水平荷载7/ivA/i+n .chA )(ch-)-2sh + （ 护丫 $2w() 人.V.y() =y (g )_ y h _y hVF (G = vp (0 - vw 三、框架一剪力墙刚接体系的基本方程及内力计算1、 基本假定1)综合连梁既包括框架与剪力墙之间的联系梁，也包括墙肢之间的联系梁2) 综合连梁连续化后，除有轴向分布力 Pf外，还有分布剪力引起的约束弯矩3) 为简化计算，将约束弯矩全部作用在综合剪力墙上，沿竖向分布的力矩 m(x)2

10、、 计算简图a 19刚接捧系计算简图3、连梁约束弯矩的计算 连梁的种类6EIm!2两种连梁(1 QI方尸(1 + 0)加216EI1- a + b(i 一 q - by(i + 0)12“7GAI12连杆对剪力墙墙肢的 约束弯矩m(x)的计算:6EI加 12 = -T-(1_Q_ 方尸(1 + 0)6EI1 q + b(l-a-b)3(l + 0)12/E7GAP2P125 公式 6.31El w富-，口 二 7/4 P&)(6.31)5、刚接体系内力计算步骤：(1)由体系的 入及E查表求得y、MW、 VW(2)计算框架广义剪力yF = m + vF -vp-v;(3)计算总框架的总剪力和连梁

11、的总约束弯矩工 mabiVF(4)总剪力墙的剪力V =+ m第三节框架一一剪力墙结构协同工作性能1、 ：反映综合框架与综合剪力墙刚度之比的参数，称为框架-剪力墙结构刚度特征值。是影响框架一剪力墙结构的受力、变形性能的主要参数。9EhA 2 = 0系数 称为框架结构的刚度特征值， 即纯剪结构，/I = 00即相当于纯框架结构。2、位移曲线：很小时，剪力墙变形呈弯曲型，墙起主要作用； 很大时，框架的作用愈来愈大，结构位移曲线逐渐变成剪切型，2 = 1 6当 时，位移曲线介于两者之间，下部略带弯曲型，而上部略带剪切型，呈反S型，称为弯剪型变形，此时上下层间变形较为均匀。框剪结构变形曲线框剪结构变形曲

12、线3、荷载与剪力分布特征：剪力墙下部剪力PW大于外荷载P,上部荷载逐渐减小，顶部有反向的集中力。框架下部作 用着负荷载，上部变为正荷载，顶部有集中力。由变形协调产生的相互作用的顶部集中力是 剪力墙及框架顶部剪力不为零的原因。4、框剪结构剪力分配：纯框架结构中，每片框架的剪力都是下大上小，顶部为零。而在框架 剪力墙结构中，框架所受的剪力却是底部为零，下小上大。纯框架结构的控制部位在下部楼层。而框剪结构中的框架，控制部位在结构中部( x= 0.3 /0.6间)甚至是顶层，两者的内力分布规律完全相反。因此，纯框架结构设计完毕后，如果又 增加了一些剪力墙，就必须按框一剪结构进行内力计算，否则不能保证框

13、架部分的上部楼层 的安全。(a) &出 (b) % 图 &图框剪结构剪力分配6.4框架-剪力墙结构构件的截面设计及构造要求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，抗震设计时均不应小于0.25%,非抗震设计时均不应小于 0.20%，并应至少双排布置。各排分布钢筋 之间应设置拉筋，拉筋直径不应小于 6mm，间距不应大于 600mm。2、 带边框剪力墙的构造应符合下列要求：1） 带边框剪力墙的截面厚度应符合下列规定：（1）抗震设计时，一、二级剪力墙的底部加强部位均不应小于 200m m，且不应小于层高的 1/16 ；（2）除第1项以外的其他情况下不应小于 160

14、mm，且不应小于层高的1/20 ；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 la （非抗震设计）或laE （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；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，边框柱应符合本有关框架柱构造配筋规定；剪力墙底部加强部位边框柱的箍筋宜沿全高加密；当带边框剪力墙上的洞口紧邻边框柱时， 边框柱的箍筋宜沿全高加密。3、 板柱-剪力墙结构中，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：&M%/为 （8-2.3）式中 4通过柱截面的板底连续钢筋的总截而面积%在该层楼而重力荷载代农值作用下的柱轴向压力设 计值t为一適过柱截面的板底连纯讷筋的抗拉强度设计值.