6 框架-剪力墙结构【ppt】.ppt
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1、高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 6 6 框架剪力墙结构设计框架剪力墙结构设计概述概述框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理铰结体系在水平荷载下的计算铰结体系在水平荷载下的计算刚结体系在水平荷载下的计算刚结体系在水平荷载下的计算内力计算内力计算高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 6.1 概述概述1、特点:、特点:1)空间布置灵活、刚度大;)空间布置灵活、刚度大;2)弯剪变形;)弯剪变形;3)受力合理;)受力合理;4)多道设防;)多道设防;5)层间位移最)层间位移最大值在(大值在(0.40.8
2、)H范围;范围;6)规格少,有利)规格少,有利于施工。于施工。2、梁的种类及其设计方法:、梁的种类及其设计方法:A、B、C3、适用高度及高宽比见表、适用高度及高宽比见表2.1、2.2、2.3、2.44、剪力墙的合理数量、剪力墙的合理数量 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 首先,墙量要适当,过少刚度不足,而过多则首先,墙量要适当,过少刚度不足,而过多则刚度过大,反会引起较大的地震作用效应。其刚度过大,反会引起较大的地震作用效应。其次,应通过布置剪力墙的位置使整体结构的刚次,应通过布置剪力墙的位置使整体结构的刚心尽量与房屋质心重合以免引起结构过大的扭心尽量与房屋质心重合以免引
3、起结构过大的扭转。具体布置时,应尽量做到:转。具体布置时,应尽量做到:1)剪力墙宜均匀布置在建筑物的)剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的楼梯间、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;抗震设计时,剪部位,剪力墙间距不宜过大;抗震设计时,剪力墙的布置宜使结构两个主轴方向的侧向刚度力墙的布置宜使结构两个主轴方向的侧向刚度接近;接近;高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 2)平面形状凹凸较大时平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙部附近布置剪力墙;3)纵、横剪力墙宜组成)纵、横剪力
4、墙宜组成 L形、形、T形和形等型形和形等型式;式;4)单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过)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结构底部总水平剪力的40,以免受力过分集,以免受力过分集中;中;5)剪力墙宜)剪力墙宜贯通建筑物的全高贯通建筑物的全高,宜避免刚度,宜避免刚度突变;剪力墙开洞时,洞口宜上下对齐;突变;剪力墙开洞时,洞口宜上下对齐;6)楼、电梯间等竖井的设置,宜尽量与其附)楼、电梯间等竖井的设置,宜尽量与其附近的框架或剪力墙的布置相结合,使之形成连近的框架或剪力墙的布置相结合,使之形成连续、完整的抗侧力结构。续、完整的抗侧力结构。高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪
5、力墙结构剪力墙结构 6.16.16.16.1框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理 一、一、框架剪力墙结构的变形与受力特征框架框架剪切形剪切形 剪力墙剪力墙弯曲形弯曲形框架框架-剪力墙剪力墙弯曲弯曲-剪切形剪切形高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 6.16.16.16.1框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理 一、一、框架剪力墙结构的变形与受力特征对比:框架剪切型层剪力按照D值分配剪力墙弯曲型层剪力按照EI值分配框剪弯剪型层剪力按照?分配在下部:剪力墙帮框架受剪在下部:剪力墙
6、帮框架受剪框架底部剪力减少框架底部剪力减少在上部:框架帮剪力墙受剪在上部:框架帮剪力墙受剪框架顶部剪力加大框架顶部剪力加大框架剪力墙结构中的框架,其所受剪力以及层间变形趋于均匀化框架剪力墙结构中的框架,其所受剪力以及层间变形趋于均匀化高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 二、基本假定二、基本假定二、基本假定二、基本假定 框架框架剪力墙结构体系在水平荷载作用下的内力分剪力墙结构体系在水平荷载作用下的内力分析是一个三维超静定问题,通常把它简化为平面结构析是一个三维超静定问题,通常把它简化为平面结构来计算,并在结构分析中作如下基本假定:来计算,并在结构分析中作如下基本假定:(1)楼
7、板在自身平面内的刚度无限大。这一假定保证楼板在自身平面内的刚度无限大。这一假定保证楼板将整个计算区段内的框架和剪力墙连成一个整体,楼板将整个计算区段内的框架和剪力墙连成一个整体,在水平荷载作用下,框架和剪力墙之间不产生相对位在水平荷载作用下,框架和剪力墙之间不产生相对位移。移。(2)当结构体型规则、剪力墙布置比较对称均匀时,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;否则虑扭转结构在水平荷载作用下不计扭转的影响;否则虑扭转的彤响。的彤响。(3)不考虑剪力墙和框架柱的轴向变形及基础转动的不考虑剪力墙和框架柱的轴向变形及基础转动的影响。影响。高层建筑结构高层建筑结
8、构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 在以上基本假定的前提下,计算区段内结构在水平在以上基本假定的前提下,计算区段内结构在水平荷载作用下,处于同一楼面标高处各片剪力墙及框架荷载作用下,处于同一楼面标高处各片剪力墙及框架的水平位移相同。此时,可把所有剪力墙综合在一起的水平位移相同。此时,可把所有剪力墙综合在一起成成总剪力墙总剪力墙;将所有框架综合在一起成;将所有框架综合在一起成总框架总框架。铰结体系:铰结体系:楼板的作用是保证各片平面结构具有相同楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平侧移,但楼面外刚度为零,它对各平面结构不的水平侧移,但楼面外刚度为零,它对各平面结构不产生约束弯短,可以把楼板简化
9、成铰结连杆。铰结连产生约束弯短,可以把楼板简化成铰结连杆。铰结连杆、总框架、总剪力墙构成。杆、总框架、总剪力墙构成。刚结体系刚结体系:这种体系包括总剪力墙、总框架和刚性连:这种体系包括总剪力墙、总框架和刚性连杆。此连杆实为一连梁,连接剪力墙和框架。该梁对杆。此连杆实为一连梁,连接剪力墙和框架。该梁对剪力墙有约束作用,视为刚接,该梁对柱也有约束作剪力墙有约束作用,视为刚接,该梁对柱也有约束作用,此约束作用反映在柱的抗侧刚度用,此约束作用反映在柱的抗侧刚度D中。中。高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 三、计算基本思想(合三、计算基本思想(合分分再分)再分)本本章章介介绍绍手手算
10、算的的位位移移协协同同工工作作计计算算方方法法(连连续续分分析析法法,可可查表)查表)(1 1)首首先先将将所所有有剪剪力力墙墙合合并并为为总总剪剪力力墙墙,所所有有框框架架合合并并为为总框架总框架(2 2)把把总总剪剪力力墙墙与与总总框框架架之之间间的的联联系系连连续续化化,根根据据力力平平衡衡条条件件。变变形形协协调调条条件件和和力力与与变变形形物物理理关关系系剪剪力力微微分分方方程程(协协调调工工作作)解解决决荷荷载载在在总总剪剪力力墙墙与与总总框框架架之之间间的的分配,分配,得到各自的总内力和共同的变形曲线得到各自的总内力和共同的变形曲线(3 3)总总剪剪力力墙墙的的总总内内力力按按各
11、各片片墙墙的的等等效效抗抗弯弯刚刚度度EIEI分分配配到到各各片片墙墙,总总框框架架的的总总内内力力按按各各柱柱的的抗抗侧侧刚刚度度D D值值分分配配至至各柱各柱高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 四、两种计算简图四、两种计算简图根根据据总总剪剪力力墙墙与与总总框框架架之之间间的的联联系系性性质质,框框架架剪剪力力墙墙结结构构的的计算简图可分为两类计算简图可分为两类铰结体系与刚结体系铰结体系与刚结体系(1 1)通通过过楼楼板板联联系系,楼楼板板的的作作用用是是保保证证各各片片平平面面结结构构结结构构具具有有相相同同的的水水平平侧侧移移,它它对对各各平平面面不不产产生生约约束
12、束弯弯矩矩简简化化为为铰铰结连梁,形成铰结体系结连梁,形成铰结体系总剪力墙总剪力墙总框架总框架高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 6.16.16.16.1框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理 (2)(2)通过楼板和连梁联系通过楼板和连梁联系简化为刚结连梁,形成刚结体系简化为刚结连梁,形成刚结体系主主要要考考虑虑连连梁梁对对剪剪力力墙墙的的刚刚结结端端,当当梁梁很很弱弱时时也也可可忽忽略略其其约约束束作作用用而而处处理理成成铰铰结结端端;框框架架与与总总连连梁梁间间为为铰铰结结,表表示示楼楼板板的连接作用,至于梁对框架柱的约
13、束作用将反映在的连接作用,至于梁对框架柱的约束作用将反映在D D值中值中总剪力墙总剪力墙总框架总框架高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 6.2 6.2 6.2 6.2 铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算 1 1、总剪力墙及总框架的刚度计算、总剪力墙及总框架的刚度计算总总剪剪力力墙墙抗抗弯弯刚刚度度 ,为为每每片片墙墙的的等等效效抗抗弯刚度弯刚度总总框框架架抗抗推推刚刚度度 ,表表示示产产生生单单位位层层间间角角位位移移所所需的推力,如下图所示需的推力,如下图所示框架抗剪刚度框架抗剪刚度框架的框架的D D值值高层建筑结构高层建筑结
14、构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 6.2 6.2 6.2 6.2 铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算 上式联立,经整理可得上式联立,经整理可得引入引入(称为刚度特征值)称为刚度特征值)则得则得高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 高层建筑结构高层建筑结构框
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