多高层房屋结构设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流多高层房屋结构设计.精品文档.多高层房屋结构设计第1章：一般要求本课程仅限于多高层钢筋混凝土结构。凡涉及具体数据，设计时请参照现行有效的相关标准、规范（含地方标准）执行。一、高度及高宽比1. 建筑高度自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。2. 高层建筑10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及建筑高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构。3. 适用高度钢筋混凝土高层建筑分为A级高度和B级高度高层建筑，其中B级高度高层建筑的最大适用高度比A级高度高层建筑的最大适用高度更高，因此B级高度高层建筑的设计控制更为严格。A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035框架-剪力墙1501301201008050剪力墙全部落地剪力墙1501401201008060部分框支剪力墙1301201008050不应采用筒体框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墙11080705540不应采用B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度0.20g0.30g框架-剪力墙170160140120100剪力墙全部落地剪力墙180170150130110部分框支剪力墙15014012010080筒体框架-核心筒220210180140140筒中筒300280230170150平面和竖向不规则的结构，或出现其它有规定的不利情况，建筑的最大适用高度应适当降低。具体限值应以现行有效的标准、规范（包括地方标准）为准。4. 适用的最大高宽比出于经济方面的考虑，高层建筑应对高宽比进行控制。钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比（m)结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度框架543板柱-剪力墙654框架-剪力墙、剪力墙7654框架-核心筒8764筒中筒8875二、高层建筑的特殊性1. 受力特点高层建筑高度大，自重大，对结构材料性能提出了更高要求；风荷载及地震作用造成的侧移与高度成四次方关系，倾覆弯矩与高度成三次方关系，因此对结构体系提出了更高要求。2. 工程造价高层建筑由于承载力安全要求、舒适性要求、抗震防灾要求以及装饰效果等要求，且建筑体量一般较大，工程造价高，因此对结构优化设计提出了更高要求。3. 环境影响高层建筑一般人流量大、功能复杂，人流组织和疏散、物资供应、交通布局、污物处理、废气排放等与功能环境有关的问题对设计提出了更高要求。4. 灾害后果高层建筑在遭遇强烈地震、火灾、爆炸等偶然事件时可能引发灾难性后果，因此高层建筑在抵御上述偶然事件方面对设计提出了更高的要求。三、高层钢筋混凝土结构竖向体系1. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。特点：容易形成较大功能空间，且建筑空间布置灵活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗侧刚度较小，抗震性能较差，可建高度不大。2. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。特点：结构刚度大，可建高度大，抗震性能好。但建筑空间较受限制，难于形成通透性好的统一功能大空间。3. 框架-剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。特点：结构刚度大，可建高度大，抗震性能好，合理设计可以形成较大的功能空间。4. 板柱-剪力墙结构：由无梁楼板和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。特点：易于形成较大的功能空间，天棚结构平整美观，降低建筑层高，且建筑空间布置灵活，易于分隔，便于使用功能改造。但抗震性能相对较差，可建高度受到限制。5. 筒体结构：由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构。筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。框架-核心筒体：由核心筒和外围的稀柱框架组成的筒体结构；筒中筒结构：由核心筒与外围框筒组成的筒体结构；成束筒结构：由若干框筒组成的多筒结构。特点：各类筒体结构平面较规则，两个方向的几何尺寸较接近，抗侧刚度大，抗震性能好，可建高度更大。四、高层钢筋混凝土结构水平体系楼盖和屋盖结构是高层建筑结构的水平结构体系。水平结构体系的作用：1. 承担竖向重力荷载，并传递至相关竖向结构单元；2. 协调各竖向抗侧结构的水平变形，迫使具有不同抗侧刚度的竖向抗侧结构协同变形，共同受力。为达到协同受力的目的，楼、屋盖结构必须具有足够的平面内强度和刚度（一般称刚性楼盖假定），因此需要对楼盖结构平面的长度（长宽比）、凹进凸出、开洞和最小楼板宽度等问题进行限制。五、高层建筑结构概念设计要求建筑抗震概念设计：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。高层建筑结构应注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，加强构造措施，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。六、高层建筑结构体系的一般要求以下各条体现了概念设计要求1. 应具有必要的承载力、刚度和延性；2. 应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载，风荷载和地震作用的能力；3. 对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强措施；4. 结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因刚度和承载力局部突变或结构扭转效应而形成薄弱部位。5. 抗震设计时宜具有多道防线。七、高层建筑结构平面布置结构平面布置应考虑规则性要求。不规则的结构平面可能导致地震作用下的严重扭转，或因局部受力过大（应力集中）而产生严重震害。1. 平面规则性的一般要求：（1）平面宜简单、规则、对称、减少偏心；（2）平面长度不宜过长，长宽比L/B应进行控制，符合限值规定；（3）平面突出部分的长度不宜过长，突出宽度b不宜过小，和宜符合限值规定；（4）建筑平面不宜采用角部重叠或细腰形平面布置。平面尺寸及突出部位尺寸的比值限制设防烈度L/BL/Bmax6、7度8、9度<6.0<5.0<0.35<0.30<2.0<1.52. 平面规则性的指标控制（1） 位移比结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。（2） 周期比 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑，超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85.（3） 楼板面内刚度的控制·考虑凹入或开洞影响后，楼板有效宽度不宜小于该层楼面宽度的50%；·楼板开洞总面积不宜超过楼层面积的30%·扣除凹入或开洞影响后，楼板在任一方向的最小净宽不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽不应小于2m。3. 结构缝的设置结构过长可设置伸缩缝；基础形式截然不同时可以设置沉降缝；结构平面不规则或体型复杂时可设置防震缝。以上结构缝简称三缝。（1） 三缝的设置形式·伸缩缝沿房屋全高设置，地下室、基础可不设缝；·沉降缝应将缝两侧的地下室、基础断开，并沿房屋全高设置；·防震缝沿房屋全高设置，地下室、基础可不设缝，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接。有抗震设防要求时，伸缩缝和沉降缝的缝宽均应符合防震缝的要求。（2） 防震缝的宽度要求·影响因素：防震缝的宽度与设防烈度、建筑高度、结构体系有关。当防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按不利的结构类型确定；当防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度可按较低的房屋高度确定。·防震缝的宽度应符合下列规定：a. 框架结构房屋，高度不超过15m时不应小于100mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。b. 框架-剪力墙结构和剪力墙结构的防震缝宽度分别不小于a款规定的70%和50%，且均不宜小于100mm。八高层建筑结构的竖向布置（一）总体要求高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。（二）层间侧向刚度变化控制1. 框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。按下式计算： 式中：楼层侧向刚度比； 、第层和第层的地震剪力标准值（kN）；、第层和第层在地震作用标准值下的层间位移（m）。2. 框架剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架核心筒结构、筒中筒结构，楼层与其相邻上层侧向刚度的比值不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5，按下式计算：式中：考虑层高修正的楼层侧向刚度比。（三）层间受剪承载力变化控制A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的75%。（四）内收外挑控制抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸B的75%；当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，上部楼层的水平尺寸B1不宜大于下部楼层水平尺寸B的1.1倍，且水平外挑尺寸a不宜大于4m。九、楼（屋）盖结构虽然高规没有严格规定只能采用现浇楼盖（详见规范条文），但实际工程中高层建筑一般应采用现浇楼盖结构。l 一般楼层现浇板厚度不应小于80mm；板内预埋暗管时不宜小于100mm；l 顶层楼板（屋面板）厚度不宜小于120mm，且宜双层双向配筋；l 框支转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向配筋，且每层每方向配筋率不宜小于0.25%；l 普通地下室顶板厚度不宜小于160mm；l 作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，应采用双层双向配筋，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%l 后浇带：为减少混凝土早期收缩导致的受拉应力，可沿建筑平面长度方向每3040m设置一条后浇混凝土带，带宽范围内纵筋尽量采用搭接，带宽8001000mm（实际上宽度越大效果越好）。后浇带混凝土宜在45天后浇筑。十、水平位移限制和舒适度要求（一）弹性层间位移验算风荷载、多遇地震作用下应进行弹性位移验算，以避免墙、柱开裂，避免隔墙等非结构构件产生明显损伤，控制梁的裂缝宽度和数量，实现“小震不坏”的目标。（二） 弹塑性变形验算罕遇地震作用下应进行弹塑性变形验算，实现“大震不坏”。（三）舒适度控制10年一遇风荷载标准值作用下，结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度应进行验算，以判断其是否满足舒适度要求。对住宅、公寓，对办公楼、旅馆，此时阻尼比取0.010.02。第二章 多层框架结构2.1 多层框架结构的组成与布置一组成框架梁、柱通过节点组成整体结构。二框架结构形式1. 按施工方法分 现浇整体式框架、装配整体式框架2. 按结构特征分 规则框架，不规则框架规则框架举例 底部抽柱 错层框架 串层不规则框架举例三框架结构布置1. 满足建筑功能和生产工艺的要求；2. 结构受力合理，传力直接，符合抗震概念设计要求。2.2 框架结构计算简图（1）梁、柱构件 梁柱构件简化为杆单元，并以构件轴线代替。（2）层高一般层的建筑层高作为框架计算模型层高，底层取为嵌固点至二层楼板高度。（3）节点除非经过特别设计，框架梁柱节点应按刚性节点设计。（4）截面惯性矩对预制铺板楼盖，梁惯性矩按实际矩形截面计算，即I=I0，对现浇楼盖，中框架梁惯性矩I=2.0I0，边框架梁I=1.5I0；对装配整体式楼盖，中框架梁惯性矩I=1.5I0，边框架梁I=1.2I0；（5）重力荷载恒载按实际构件截面和构造作法按相关规定计算。活荷载按使用功能根据荷载规范取值。（6）风荷载 按荷载规范的相关规定计算。（7）地震作用 按底部剪力法计算。2.3竖向荷载作用下的分层法（近似法）一. 基本假定1. 忽略框架的侧移2. 任一楼层竖向荷载只对本层梁及上、下层柱产生弯矩、剪力影响。二. 开口框架弯矩计算1. 开口框架（1）框架梁为对象，包含上、下层柱在内的局部框架；框架柱脚按嵌固考虑。2. 开口框架弯矩计算（1）弯矩分配法（2）修正措施（由于开口框架柱按嵌固考虑夸大了柱子刚度） 除底层柱外，其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数； 除底层柱外，弯矩传递系数由1/2改取为1/3；三.整体框架内力计算1. 弯矩：开口框架弯矩图迭加成整体框架弯矩图，节点不平衡时再分配一次。2. 剪力和轴力：可根据弯矩图和荷载图计算。2.4水平荷载作用下的反弯点法（近似法）一. 基本假定1. 梁柱线刚度比无穷大，梁柱节点只发生平动位移，不发生转角位移。2. 底层柱反弯点高度在2/3层高处，其余各层柱反弯点高度在1/2层高处。3. 梁端节点总弯矩依据柱端总弯矩按平衡条件求出，梁端弯矩根据梁的线刚度对梁端总弯矩分配。二. 柱端弯矩计算1. 柱子侧向刚度计算定义：柱子产生单位层间侧移需要施加的力。侧向刚度2. 层间剪力分配层间剪力同层各柱侧移相同，为，则各柱剪力为各柱剪力之和等于层间剪力，即求得层间位移：(剪力分配法)3.柱端弯矩计算一般层： 2底层：4. 梁端弯矩计算平衡条件：分配方法：5. 框架弯矩图绘制获得所有梁端、柱端弯矩后，可绘制完整框架结构的弯矩图。2.5水平荷载作用下的修正反弯点法D值法 该法的基本点是，不作节点转动的限制，承认梁柱节点转动位移。一基本假定（1） 任一柱及上、下相邻柱的线刚度相同；（2） 任一层及其上、下相邻层的层间位移相同（3） 任一柱的两端节点及其相邻节点转角相同二改进后的柱子侧向刚度D；即；即两式相加：令，则，其中为梁柱线刚度比。AB柱视为第j层第k根任意内柱，其剪力依据平衡条件按下时计算：，其中弯矩和剪力均以顺时针方向为正。带入和的计算表达式后可得：其中，抗侧刚度则为，反映了梁柱线刚度比不为无穷大时的转角影响。对边柱、底层柱进行类似的推导，可以得出上述类似的结论，即柱子抗侧刚度均可表达为，其中反映了梁柱线刚度不为无穷大时的节点转角影响。下表为一般层中柱与边柱、底层中柱与边柱情况下的值与值计算表达式。楼层简图K一般层底层2.6 框架结构侧移计算及变形特征一. 侧移计算层间侧移：顶点侧移：二. 变形特征层间侧移底层最大，顶层最小，与层间剪力分布特征相同，称其具有剪切型特征。2.7 框架结构内力组合一. 控制截面梁：跨中截面，支座截面柱：上、下柱端截面 柱子弯矩图 柱子剪力图二. 荷载效应组合1. 最不利内力组合可变荷载大小、位置、方向均可改变，从而对控制截面造成不同的内力影响；考虑不同荷载组合后会进一步改变控制截面的内力计算结果。因此有必要寻找控制截面的最不利内力组合。梁端：，梁跨: ，（对两侧存在较大跨度的情况，本跨跨度较小时，跨中可能出现上部受拉的工况）正截面斜截面柱: 三竖向活荷载的最不利布置2.8 框架梁端弯矩调幅一调幅理由（1）由于梁端纵筋在节点内的滑移以及节点的剪切变形等，节点刚度不为无穷大，按弹性计算的梁端支座负弯矩比实际分布偏大；（2）适当调小梁端支座负弯矩，适当减小支座的配筋量，有利于保证施工质量。 二调幅对象 竖向荷载作用下框架梁支座负弯矩。三调幅方法要求(其中为竖向荷载作用下梁跨中截面的简支弯矩)2.9 框架结构抗震设计一一般要求框架结构应按延性框架设计，即应按墙柱弱梁、强剪弱弯、更强节点的要求设计。二截面设计1强柱弱梁要求抗震设计时，除顶层和柱轴压比小于0.15者外，框架的梁、柱节点处考虑地震作用组合的柱端弯矩设计值应符合下列要求：（1） 一级框架结构及9度时的框架：（2） 其他情况：式中：节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和；上、下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配； 节点左、右梁端截面逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和；当抗震等级为一级且节点左、右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零； 节点左、右梁端逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，可以根据实际配筋面积（计入受压钢筋和梁有效翼缘宽度范围内的楼板钢筋）和材料强度的标准值并考虑承载力抗震调整系数计算; 柱端弯矩增大系数；对框架结构，二、三级分别取1.5，1.3；对其他结构中的框架，一、二、三、四级分别取1.4，1.2，1.1，1.1。2 强剪弱弯要求l 框架柱抗震设计的框架柱、框支柱端部截面的剪力设计值，一、二、三、四级时应按下列公式计算：(1) 一级框架结构及9度时的框架：(2) 其他情况：式中：分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值，分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向实际的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，可根据实配钢筋面积、材料强度标准值和重力荷载代表值产生的轴向压力设计值并考虑承载力抗震调整系数计算；柱的净高；柱端剪力增大系数。对框架结构，二、三级分别取1.3，1.2；对其他结构类型的框架，一、二级分别取1.4，1.2，、三、四级均取1.1。l 框架梁抗震设计时，框架梁端部截面组合的剪力设计值，一、二、三级时应按下列公式计算；四级时直接取考虑地震作用组合的剪力设计值。 (1) 一级框架结构及9度时的框架：(3) 其他情况：式中：分别为梁左、右端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值，当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小的一端的弯矩应取零。分别为梁左、右端顺时针或逆时针方向实际的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，可根据实配钢筋面积（计入受压钢筋，包括有效翼缘宽度范围内的楼板钢筋）和材料强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算；梁的净跨；梁在重力荷载代表值（9度时还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；梁端剪力增大系数。一、二、三级分别取1.3、1.2和1.1。三构造要求（一）框架梁1梁端截面受压区高度限制为确保梁端截面延性，抗震设计时，计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比值，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。2梁端截面底面和顶向纵向钢筋面积比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3；3纵向受拉钢筋最小百分率纵向受拉钢筋的最小配筋百分率min（%），非抗震设计时，不应小于0.2和45ft/fy二者的较大值；抗震设计时，不应小于下表规定的数值；表：梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率抗震等级位置支座（取较大值）跨中（取较大值）一级0.40和80ft/fy0.30和65ft/fy二级0.30和65ft/fy0.25和55ft/fy三、四级0.25和55ft/fy0.20和45ft/fy4梁端箍筋的加密要求表: 梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径抗震等级加密区长度（取较大值）（mm）箍筋最大间距（取最小值）(mm)箍筋最小直径(mm)一10二8三8四6注：1. d为纵向钢筋直径，为梁截面高度2. 一、二级抗震等级框架梁，当箍筋直径大于12mm、肢数不少于4肢且肢距不大于150mm时，箍筋加密区最大间距应允许适当放松，但不应大于150mm。5贯通中柱梁纵筋直径的限制一、二、三级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。（二）框架柱1最小截面尺寸要求矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时，四级不宜小于300mm,一、二、三级时不宜小于400mm；圆柱直径，非抗震和四级抗震设计时不宜小于350mm，一、二、三级时不宜小于450mm。2柱的轴压比限值考虑地震作用组合的柱子轴压力设计值的比值，该项值与结构类型和抗震等级有关。表：柱轴压比限值结构类型抗震等级一二三四框架结构0.650.750.85板柱-剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒、筒中筒结构0.750.850.90.95部分框支剪力墙0.60.73柱子纵向钢筋配筋率柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于下表的规定值，且柱截面每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%，抗震设计时，对类场地上的较高建筑，表中数值应增加0.1。表：柱纵向受力钢筋最小配筋百分率柱类型抗震等级非抗震一级二级三级四级中柱、边柱0.9（1.0）0.7（0.8）0.6（0.7）0.5（0.6）0.5角柱1.10.90.80.70.5框支柱1.10.90.7注：1. 表中括号内数值适用于框架结构； 2. 采用335MPa级、400MPa级纵向受力钢筋时，应分别按表中数值增加0.1和0.05； 3. 当混凝土强度等级高于C60时，上述数值应增加0.1采用。4柱子箍筋加密区构造要求依抗震等级对加密区最大箍筋间距和最小箍筋直径做出限制，柱子箍筋加密区范围应符合下列规定：l 底层柱的上端和其他各层柱的两端，应取矩形截面柱之长边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之1/6和500mm三者之最大值范围；l 底层柱刚性地面上、下各500mm的范围l 底层柱柱根以上1/3柱净高的范围；l 剪跨比不大于2的柱和因填充墙等形成的柱净高与截面高度之比不大于4的柱全高范围；l 一、二级框架角柱的全高范围；l 需要提高变形能力柱的全高范围。第三章 剪力墙结构3.1 剪力墙的类型（1）按开洞情况分整体墙、整体小开口墙、联肢墙、多肢墙、壁式框架（2）按高宽比分高剪力墙、中等高度剪力墙、低剪力墙（3）按墙肢长度与墙厚比分一般剪力墙、短肢剪力墙3.2 剪力墙的内力和水平位移计算一、整体截面剪力墙按一般悬臂构件计算内力和位移，并考虑剪切变形的影响。二、整体小开口剪力墙1. 基本假定（1）墙体截面承担的弯矩可拆分成整体弯矩和局部弯矩；（2）在整体弯矩作用下，截面应变保持平截面。2. 内力计算需要计算各墙肢的弯矩、剪力整体弯矩在第j墙肢形成的应力状态为：因此整体弯矩产生的第j墙肢轴力和弯矩为局部弯矩在各墙肢中的分配为：因此各墙肢弯矩和轴力分别为：墙肢剪力取为按惯性矩分配和按截面面积分配的平均值：3. 位移计算按悬臂构件计算，但考虑剪切变形的影响和洞口影响。三、联肢剪力墙的内力和位移计算：1. 基本假定（1）楼盖、屋盖在自身平面内的刚度无穷大；（2）连系梁的连续化假定，即离散的连系梁可在层高内均匀连续化；（3）两个墙肢在同一高度处的水平位移和转角相同；（4）假定各连梁的反弯点在于跨中（5）假定连系梁、墙肢的几何参数和力学参数沿高度保持不变。2. 联肢剪力墙的模型化刚域：梁柱节点区可近似认为不变形的区域。3. 微分方程的建立（力法方程）思路：连系梁跨中弯矩为0，跨中切口处只存在剪力和轴力，以跨中切口处位移协调条件建立微分方程。（1）由墙肢弯曲变形引起的切口竖向相对位移（2）由墙肢轴向变形引起的切口竖向相对位移Z高度处墙肢产生的向上位移为：Z高度处墙肢产生的向下位移为：因此竖向相对位移为：（3）连系梁弯曲剪切作用产生的竖向相对位移l连续化后单位高度连梁切口剪力为：连续化后单位高度连梁切口惯性矩为：连续化后单位高度连梁切口截面积为： 其中变形协调方程：，即微分二次后可得： （1）墙肢1在Z高度处的弯矩为： 其中为连系梁轴力墙肢2在Z高度处的弯矩为：弯矩曲率关系为：即 （2）其中根据（1）、（2）可以求解出4. 内力计算求的连续梁分布剪力后，可求得剪力墙的内力（1） 第j层连系梁剪力：（2） 第j层连系梁端弯矩：（3） 第j层墙肢轴力：（4） 第j层墙肢弯矩：墙肢总弯矩：墙肢弯矩：（5） 第j层墙肢剪力：式中为考虑剪切变形后的折算惯性矩：3.3 剪力墙的肢墙系数和整体性系数1. 肢墙系数反映剪力墙开洞水平宽度影响的参数，其定义为：其中I为开动后组合截面惯性矩，为开动后各肢截面对组合截面形心的面积矩。分析表明，开动越大，越大，墙肢越弱。2. 剪力墙的整体性系数反映连系梁对墙肢约束程度参数。越大，连系梁对墙肢的约束弯矩越大，整体性好，局部弯矩小。3.4 剪力墙的分类1. 整体截面剪力墙同时满足以下条件时为整体剪力墙：（1） 洞口面积小于整个墙面面积的15%；（2） 洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞的长边尺寸。2. 整体小开口剪力墙，且 其中为肢墙系数限值3. 联肢剪力墙，且4. 壁式框架3.5 剪力墙结构的平面布置（1）平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时，不应采用仅单向有墙的结构布置。 （2）宜自上而下连续布置，避免刚度突变。（3）门窗洞口宜上、下对齐，成列布置（4）剪力墙不宜过长，较长的剪力墙宜设置跨高比较大的连系梁将其分成长度较为均匀的若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8m。3.6 剪力墙结构的计算规定一. 基本假定（空间结构的平面化假定）（1）按屋盖结构在其自身平面内的刚度无穷大，而在平面外的刚度忽略不计。（2）各榀剪力墙主要在其自身平面内发挥作用，平面外的刚度忽略不计，但剪力墙的有效翼缘应参与计算。 剪力墙有效翼缘宽度可按剪力墙间距s，翼墙厚度、窗间墙宽度（翼强宽度）和剪力墙总高度等分别确定，并取最小值。二. 剪力墙层间剪力分配（一）刚度中心水平荷载通过刚度中心时，结构只发生平动，无转动位移。刚度中心计算：（二）层间剪力1. x方向平动时的剪力分配 第j层x方向剪力第I 墙段弯矩曲率关系： (a)X向各道剪力墙剪力之和等于该方向层间剪力，故因此，代回（a）式可得：2. y方向平动时的剪力分配按x方向平动时相同的分析可推到处层间剪力作用下墙段的剪力为：3. 扭矩作用下的剪力分配扭矩作用下，剪力墙结构绕刚度中心转动。第i道墙y向剪力墙的位移：第i道墙x向剪力墙的位移：考虑弯矩曲率关系：第i道墙y向剪力墙：第i道墙x向剪力墙：各道剪力墙剪力与扭矩转角的关系：第i道墙y向剪力墙：第i道墙y向剪力墙：由于结构平面承担的扭矩应等于各剪力墙剪力对刚度中心的矩之和，即：4. 剪力墙剪力迭加各道剪力墙的剪力等于平动剪力与扭转剪力的迭加，即：由以上推导法结果可见，剪力墙结构中，剪力是依据剪力墙的抗弯刚度分配的。3.7 剪力墙的截面设计总体上讲，剪力墙属于偏心受力构件。一 墙肢正截面承载力计算：1.大小偏压的判别：，大偏压；，小偏压。2.大偏心受压计算要点：（1） 受拉主钢筋屈服，（2） 受拉区部分墙肢竖向分布钢筋受拉屈服，为方便设计，认为受压边缘起1.5倍受压高度以外的竖向筋受拉屈服，并参与计算。（3） 受压区竖向分布筋的受压作用忽略不计。3.小偏心受压计算要点：（1） 受压较小一侧主钢筋可能受拉，但不屈服；（2） 墙肢竖向分布筋在计算中均不考虑。 4.大偏心受拉计算要点：（1） 受拉主钢筋屈服；（2） 受压边缘起1.5倍受压区高度以外的竖向分布筋按受拉屈服考虑；（3） 受压区竖向分布筋的受压作用忽略不计。二 墙肢斜截面承载力计算要点：墙肢斜截面受剪承载力计算时，应考虑轴压力的有利作用以及轴拉力的不利作用。1. 剪力设计值底部加强部位剪力墙截面的剪力设计值，一、二、三级按下式计算： 九度一级剪力墙应按下列调整：式中：底部加强部位剪力墙截面剪力设计值； 底部加强部位剪力墙截面考虑地震作用组合的剪力设计值； 剪力墙正截面抗震受弯承载力，应考虑承载力抗震调整系数、采用实配纵筋面积、材料强度标准值和组合的轴力设计值等计算，有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋； 底部加强部位剪力墙底截面弯矩的组合设计值； 剪力增大系数，一级取1.6，二级取1.4，三级取1.2。第四章 框架剪力墙结构4.1 框架剪力墙结构的协同工作原理框架结构的侧移曲线呈剪切型，底部的层间位移大，而顶部的层间位移小；剪力墙结构的侧移曲线呈弯曲型，底部的层间的层间位移小，顶部的层间位移大。因此，在结构底部，框架的变形受到剪力墙的制约，而在结构的顶部，剪力墙结构则受到框架结构的扶持作用，使框架剪力墙结构的层间位移沿高度的分布变得较为均匀。4.2 框架剪力墙结构的布置一剪力墙的平面布置（1）剪力墙在平面上应双向布置，并符合均匀、对称、周边的原则；（2）楼梯间、电梯间、平面形状变化处及恒载较大部位；（3）长矩形平面中，剪力墙的横向间距不宜过大，纵向剪力墙不宜布置在两尽端。（4）剪力墙竖向应尽量连续布置，避免突变。4.3 框架剪力墙的两种计算简图一楼盖结构的作用楼盖利用平面内的刚度和承载力协调框架的剪力墙之间层间剪力的分配，确保框架和剪力墙之间的协调工作。二两种计算简图依框架与剪力墙之间不用的连接方式，框架剪力墙结构划分为铰接体系和刚接体系。1 铰接体系框架与剪力墙不在同一竖直平面内，或者即使在同一竖直平面内但只通过楼板连接。结构在y方向为铰接体系：2 刚接体系框架与剪力墙有在同一竖直平面内布置的情况，且框架梁与剪力墙直接连接，存在弯矩传递关系。结构在x方向为刚接体系4.4 框架剪力墙结构计算一基本假定（1）楼盖结构在其自身平面内的刚度无穷大；（2）侧向力的合力通过结构的抗侧刚度中心，而结构平面没有整体扭转；（3）框架与剪力墙的结构参数沿高度不变。二铰接体系的基本方程剪力墙弯矩曲率关系: (4-1)对框架结构，考虑层剪力与层间剪切角的关系：其中，称抗推刚度，即发生单位剪切角时需要施加的剪力。 （4-2）将（4-2）代入（4-1）式可得：因此： 令即： （4-3）式中称框架剪力墙结构的刚度特征值。三刚接体系基本方程对框架结构，借助铰接体系的推导结果，直接可得：对剪力墙，存在连系梁的分布约束弯矩，弯矩曲率关系为：二次求导可得： （4-4）式中为考虑刚域影响的综合连梁的分布约束弯矩，计算方法为（连梁沿竖向连续化）, 其中一次求导得： （4-5）将（4-2）、（4-5）代入（4-4）可得：即： 令即：此处4.5 框架剪力墙结构内力计算一图表制表依据由框架剪力墙结构的基本方程，可以求出侧移y，剪力墙弯矩：剪力墙剪力：（铰接体系） （刚接体系）不同荷载形式下，对不同的值，可以作出：曲线 曲线其中；和为外荷载在结构底部产生的弯矩和剪力；二框架剪力墙结构内力计算框架剪力：又：因此：上式中可由外荷载直接求得，可依据按图表查得。鉴于基本方程中框架和连系梁的效用相同，且和存在直接迭加的现象，因此，、可按下列方法对分配得到：进一步可得：4.6 框架剪力墙结构协调工作性能一结构的侧向位移特征已知侧移曲线y时，层间位移可由（即剪切角反应），并按，求的最大值。二结构的内力分布特征1框架与剪力墙之间的相互作用2层剪力分布规律三框架剪力墙结构的内力调整1调整原因由于地震作用下按弹性方法计算的框架剪力墙结构，框架部分计算所得的剪力一般较小。按多道防线的概念设计要求，剪力墙属第一道防线，在设防地震、罕遇地震下先于框架破坏，由于塑形内力重分布，框架部分承担的剪力会比多遇地震下的计算值加大。为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧能力，需要对框架承担的剪力进行适当的调整。2调整方法(1) 对应于地震作用标准值并未经调整的各层框架承担的地震总剪力，当时可不必调整。(2) 当不满足上款规定时，各层框架承担的地震总剪力