框架剪力墙结构简化计算.pptx
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1、16.1框架剪力墙结构概念设计框架剪力墙结构纯框架体系+纯剪力墙体系水平荷载作用下变形特点:纯框架结构底部层间位移较大,顶部层间位移较小,属于剪切型;纯剪力墙结构底部层间位移较小,而顶部层间位移较大,属于弯曲型。由于楼板平面内刚度为无限大,任意高度剪力墙与框架的侧移相同,在框架与剪力墙共同作用时,框架-剪力墙变形为弯剪型第1页/共110页26.1框架剪力墙结构概念设计根据变形特点,在框架与剪力墙共同作用时,任意高度剪力墙与框架的侧移相同,则在底部剪力墙对框架起支撑作用,顶部框架对剪力墙起支撑作用。由于剪力墙具有较大的抗侧移刚度,剪力墙承担60%-80%的水平荷载,其余由框架结构来承担,具有多道
2、防线的作用。第2页/共110页3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结构布置的一般原则,同前面的内容;框-剪结构还应遵循以下的特殊要求:第3页/共110页41.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50204068150200宜40第4页/共110页51.框架剪力墙结构布置()框架-剪力墙是以其整体方式承担外荷载和作用,故框架和剪力墙的布置方式灵活框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分
3、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第5页/共110页61.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第6页/共110页7()框架剪力墙结构中剪力墙布置须满足:第7页/共110页8剪力墙周边均匀布置,楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位,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、I形和形等形式。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
4、,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;第8页/共110页91.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,为保证楼板平面刚度的无穷大 横向剪力墙沿长方向的间距宜满足附表8.98.9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第9页/共110页10注:1 1 表中B B为楼面宽度,单位为m m;2 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60mm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、
5、7度(取较小值)8度(取较小值)9度(取较小值)现浇5.0B,604.0B,503.0B,402.0B,30装配整体3.5B,503.0B,402.5B,30第10页/共110页111.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。剪力墙对楼盖两端有约束作用,混凝土收缩和温度变化时易使楼盖中部出现裂缝 (体系裂缝)第11页/共110页121.框架剪力墙结构布置.板柱-剪力墙结构的布置应符合(楼盖无梁,节点薄弱)(1 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 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 3)有楼梯间、电梯间等较
6、大开洞时,洞口周围宜设置框架梁或边梁 第12页/共110页13(4 4)无梁板可根据承载力和变形要求采用无柱帽(柱托)板或有柱帽(柱托)板形式。柱托板的长度和厚度应按计算确定,且每方向长度不宜小于板跨度的1/61/6,其厚度不宜小于板厚度的1/41/4。7 7 度时宜采用有柱托板,8 8 度时应采用有柱托板,此时托板每方向长度尚不宜小于同方向柱截面宽度和4 4 倍板厚之和,托板总厚度尚不应小于柱纵向钢筋直径的16 16 倍。当无柱托板且无梁板抗冲切承载力不足时,可采用型钢剪力架(键),此时板的厚度并不应小于200mm200mm;第13页/共110页142.剪力墙合理数量剪力墙布置数量的多少直接
7、影响到结构的安全性和经济性:安全性:当剪力墙布置数量较少时,水平荷载仍主要由框架承担,结构刚度小,侧移不满足规范要求,未能充分发挥剪力墙抵抗水平力的能力,地震时结构容易造成破坏;经济性:当剪力墙布置数量较多时,结构总侧移刚度加大,结构自震周期缩短,易与场地卓越周期接近,引起共振;同时结构总重量增加,地震力增加,增大了结构内力,造成结构破坏。剪力墙的合理数量,可在三个阶段分别控制:方案阶段、初估尺寸阶段、计算复核阶段。第14页/共110页152.剪力墙合理数量()方案阶段间距符合附表8.9,能保证楼面刚度无限大一般及30左右为保证结构的延性,应设计成细高剪力墙,大于,破坏时为弯曲破坏若不满足,设
8、洞口,洞口连梁用弱连梁墙肢长度不宜大于第15页/共110页162.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度,类土0.030.050.020.03度,类土0.040.060.030.04第16页/共110页172.剪力墙合理数量(3)计算复核阶段考虑填充墙的影响自振周期不考虑填充墙的影响自振周期第17页/共110页182.剪力墙合理数量轴压比(保证框
9、架柱和剪力墙的延性)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0.70.800.90板柱-剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒、筒中筒0.750.850.95部分框支剪力墙0.600.70第18页/共110页19柱轴压比限值(附注)1.1.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 2.2.适用于C60C60以下的柱 C65 C65C70C70时,降低0.05 0.05 C75 C75C80C80时,降低0.100.10 第19页/共110页20柱轴压比限值(附注)3.3.适用于剪跨比2 2的柱
10、 1.5 1.52.0 2.0 减小0.050.05 1.51.5时 轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施 第20页/共110页21柱轴压比限值(附注)4.4.当沿柱全高采用井字复合箍,箍筋间距不大于100100mmmm、肢距不大于200200mmmm、直径不小于1212mmmm时,柱轴压比限值可增加0.100.10;当沿柱全高采用复合螺旋箍,箍筋螺距不大于100100mmmm。肢距不大于200200mmmm、直径不小于1212mmmm时,柱轴压比限值可增加0.100.10;当沿柱全高采用连续复合螺旋箍,且螺距不大于8080mmmm、肢距不大于200200mmmm、直径不小于1010mmmm
11、时,轴压比限值可增加0.100.10。以上三种配箍类别的含箍特征值应按增大的轴压比确定;第21页/共110页22柱轴压比限值(附注)5.5.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0.80.8时,柱轴压比限值可增加0.050.05。当本项措施与注4 4的措施共同采用时,柱轴压比限值可比表中数值增加0.150.15,但箍筋的配箍特征值仍可按轴压比增加0.100.10的要求确定;第22页/共110页23柱轴压比限值(附注)6.6.附注第4 4、5 5两款之措施,也适用于框支柱 7.7.柱轴压比限值不应大于1.051.05第23页/共110页242.剪力墙
12、合理数量 表6.4剪力墙轴压比限值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)轴压比轴压比一级(一级(9度)度)一级(一级(7、8度)度)二级二级N/fcA0.40.50.6第24页/共110页252.剪力墙合理数量结构侧移限制层间最大位移与层高之比侧移大小是结构刚度的反应,也是对构件截面大小、刚度大小的相对指标第25页/共110页26高层建筑结构水平位移限值1.1.高度不大于150150m m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比u/hu/h不宜大于表3.53.5的限值 表3.5 3.5 楼层层间最大位移与层高之比的限值 结构类型结构类型u/hu/h限值限值框架框
13、架1/5501/550框架框架-剪力墙、框架剪力墙、框架-核心筒、板核心筒、板柱、剪力墙柱、剪力墙1/8001/800筒中筒、剪力墙筒中筒、剪力墙1/1000 1/1000 框支层框支层1/10001/1000第26页/共110页272.2.高度等于或大于250250m m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比u/hu/h不宜大于1 1500;500;3.3.高度在150150250250m m之间的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比u/hu/h的限值按本条第1 1款和第2 2款的限值线性插入取用。如果结构的层间位移不满足上述要求,则说明剪力墙布置的数量不足,层间位移较小时,说明剪力墙布
14、置数量太多,应重新调整。第27页/共110页28剪力墙的合理数量还可根据框架-剪力墙的结构刚度特征值来()判断:结构刚度特征值,与总框架抗推刚度、总连梁的约束刚度和剪力墙的抗弯刚度有关。接近0 0时,剪力墙布置较多,6 6时,剪力墙布置偏少,=1.5-2.0=1.5-2.0时,剪力墙数量合理。2.剪力墙合理数量第28页/共110页29剪力墙的合理数量还可根据地震力(结构底部总剪力)来判断:在正常设计条件(截面尺寸、结构体系、轴线尺寸等)下:8度、类场地:7度、类场地:2.剪力墙合理数量第29页/共110页303.剪力墙最小厚度保证出平面的刚度和稳定性,剪力墙的截面厚度应符合下列要求:1应符合本
15、规程附录D的墙体稳定验算要求;2一、二级剪力墙,底部加强部位不应小于200mm,其他部位不应小于160mm;无端柱或翼墙的一字形独立剪力墙,底部加强部位不应小于220mm,其他部位不应小于180mm;3三、四级剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于160mm,其他部位不应小于160mm;无端柱或无翼墙的一字形独立剪力墙,底部加强部位截面厚度不应小于180mm,其他部位不应小于160mm;4非抗震设计的剪力墙的截面厚度不应小于160mm;5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160mm。第30页/共110页313.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
16、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)2001/16(层 高或剪力墙无支长度)2001/20(层 高或剪力墙无支长度)1601/25(层高或剪力墙无支长度)160其他部位1/15(层高)1801/20(层 高或剪力墙无支长度)1601/25(层 高或剪力墙无支长度)160第31页/共110页323.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160mm第3
17、2页/共110页33构件截面尺寸估算、材料强度等级选定抗震设计的框架-剪力墙结构,应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值,确定相应的设计方法,并应符合下列要求:1框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时,按剪力墙结构设计,其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计;2当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时,按本章框架-剪力墙结构的规定进行设计;第33页/共110页343当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时,按框架-剪力墙结构设计,其最大适用高度可比
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