(4)--建筑结构选型(第3章剪力墙结构体系).ppt

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1、建筑结构选型建筑结构选型第三章第三章 剪力墙结构体系剪力墙结构体系 剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪剪力墙结构较之框架结构，采用剪力墙来提供很大的抗剪强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度强度和侧向刚度，从而提高整体结构的抗侧移刚度 剪力墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋剪力墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋剪力墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋剪力

2、墙就是以承受水平荷载为主要目的而设置的现浇钢筋混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙混凝土成片墙体，在钢结构建筑中也可采用钢板剪力墙 剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架剪力墙结构体系主要包括以下三大类：框架-剪力墙（框剪）剪力墙（框剪）剪力墙（框剪）剪力墙（框剪）结构，（全）剪力墙结构，筒体结构结构，（全）剪力墙结构，筒体结构结构，（全）剪力墙结构，筒体结构结构，（全）剪力墙结构，筒体结构 适用于适用于适用于适

3、用于1010层以上的高层或超高层房屋层以上的高层或超高层房屋层以上的高层或超高层房屋层以上的高层或超高层房屋 框架框架-剪力墙结构，简称框剪结构，是在框架结构的基础上剪力墙结构，简称框剪结构，是在框架结构的基础上增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系 在整个体系中，框架仍占主体、以承担竖向荷载为主，剪力在整个体系中，框架仍占主体、以承担竖向荷载为主，剪力墙承担绝大部分的水平荷载，两者协同工作、扬长避短墙承担绝大部分的水平荷载，两者协同工作、扬长避短 建筑结构相当于基础上的悬臂梁，剪力墙使得该悬臂梁在此建筑结构相当于基础上的悬臂梁，剪

4、力墙使得该悬臂梁在此位置形成深梁，加强了侧向刚度位置形成深梁，加强了侧向刚度第一节第一节 各类剪力墙结构的性能、各类剪力墙结构的性能、特点与适用范围特点与适用范围一、框架一、框架-剪力墙结构剪力墙结构框架框架-剪力墙结构变形特点剪力墙结构变形特点 在水平荷载作用下，框架的变形总体来说属于剪切型，剪在水平荷载作用下，框架的变形总体来说属于剪切型，剪力墙的变形则属于弯曲型力墙的变形则属于弯曲型 楼面处刚度可视为无穷大，因此此处框架和剪力墙变形协楼面处刚度可视为无穷大，因此此处框架和剪力墙变形协调，框架调，框架-剪力墙的变形总体来说属于弯剪型剪力墙的变形总体来说属于弯剪型 对于层间位移角，框架自上而

5、下逐层增大、底层最大，而对于层间位移角，框架自上而下逐层增大、底层最大，而剪力墙相反、顶层最大，这样，框架剪力墙相反、顶层最大，这样，框架-剪力墙结构下部是剪剪力墙结构下部是剪力墙制约框架变形，结构上部是框架制约剪力墙变形，从力墙制约框架变形，结构上部是框架制约剪力墙变形，从而整体结构各层的层间位移角较为均匀，减少了地震作用而整体结构各层的层间位移角较为均匀，减少了地震作用下非结构构件的破坏下非结构构件的破坏 框架框架-剪力墙结构受力特点剪力墙结构受力特点 在框架在框架-剪力墙结构中，剪力墙布置的数量一般不太多、受剪力墙结构中，剪力墙布置的数量一般不太多、受荷面积有限，故框架承担大部分竖向荷载

6、荷面积有限，故框架承担大部分竖向荷载 剪力墙抗侧移刚度远大于框架，故剪力墙承担绝大部分水剪力墙抗侧移刚度远大于框架，故剪力墙承担绝大部分水平荷载（一般在平荷载（一般在8080以上）以上）框架楼层剪力分布较为均匀，最大值不发生在结构底部，框架楼层剪力分布较为均匀，最大值不发生在结构底部，一般是在（一般是在（0.30.30.60.6）H H之间之间 剪力墙顶端剪力为负值（与框架间产生内部集中力），而剪力墙顶端剪力为负值（与框架间产生内部集中力），而在结构下部的剪力很大在结构下部的剪力很大框架框架-剪力墙结构的适用范围剪力墙结构的适用范围 框架框架-剪力墙结构剪力墙结构属于半刚性结构体系，适用于属于

7、半刚性结构体系，适用于10102020层房层房屋，最高不宜超过屋，最高不宜超过2525层层 较之框架结构，较之框架结构，框架框架-剪力墙结构中剪力墙结构中剪力墙的设置在一定程剪力墙的设置在一定程度上影响了建筑平面的灵活布置，适用于办公楼、旅馆、度上影响了建筑平面的灵活布置，适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑以及一些工业厂房公寓、住宅等建筑以及一些工业厂房 框架框架-剪力墙结构中剪力墙结构中剪力墙的布置可以较为灵活，可结合隔剪力墙的布置可以较为灵活，可结合隔墙、山墙、电梯井、楼梯间等设置，减少对建筑使用功能墙、山墙、电梯井、楼梯间等设置，减少对建筑使用功能上的妨碍上的妨碍框架框架-筒体结构筒体

8、结构 当框架当框架-剪力墙结构中的剪力墙集中在一处并形成筒体时，剪力墙结构中的剪力墙集中在一处并形成筒体时，称为框架称为框架-筒体结构筒体结构 框架框架-筒体结构的筒体一般位于建筑物中央（也可见到位于筒体结构的筒体一般位于建筑物中央（也可见到位于一侧的），其框架一般位于筒体四周一侧的），其框架一般位于筒体四周 框架框架-筒体结构与框架筒体结构与框架-剪力墙结构的受力和变形特点类似，剪力墙结构的受力和变形特点类似，但因为筒体的存在，其刚度、强度、抗扭性能都增强了，但因为筒体的存在，其刚度、强度、抗扭性能都增强了，故可以建造高达故可以建造高达30304040层的建筑层的建筑 框架框架-筒体结构的剪

9、力墙设置很集中，建筑平面布置可较为筒体结构的剪力墙设置很集中，建筑平面布置可较为灵活，适用于公共建筑、办公楼和商业建筑等灵活，适用于公共建筑、办公楼和商业建筑等二、剪力墙结构二、剪力墙结构 房屋高度超过房屋高度超过2525层时，水平荷载的影响相当大，需要的剪层时，水平荷载的影响相当大，需要的剪力墙数量很大，需要采用全剪力墙结构力墙数量很大，需要采用全剪力墙结构 结构整体性更强，抗侧移刚度更大，侧向变形更小，抗震结构整体性更强，抗侧移刚度更大，侧向变形更小，抗震性能更好，用钢量较省，施工相对简便快捷性能更好，用钢量较省，施工相对简便快捷 墙体较密，建筑平面布置和空间利用受到较大限制，且结墙体较密

10、，建筑平面布置和空间利用受到较大限制，且结构自重大、刚度大、地震反应大构自重大、刚度大、地震反应大 适用于适用于10104040层的住宅、公寓和旅馆等层的住宅、公寓和旅馆等底层大空间剪力墙结构底层大空间剪力墙结构 住宅、公寓或旅馆等高层建筑中，往往底部住宅、公寓或旅馆等高层建筑中，往往底部1 13 3层作商店层作商店或停车场而需要大空间，可采用部分框支、部分落地的剪或停车场而需要大空间，可采用部分框支、部分落地的剪力墙结构，即底层大空间剪力墙结构力墙结构，即底层大空间剪力墙结构 底层大空间剪力墙结构的底层采用部分框架，故其抗侧移底层大空间剪力墙结构的底层采用部分框架，故其抗侧移刚度有所削弱，易

11、产生刚度突变而引起较大震害刚度有所削弱，易产生刚度突变而引起较大震害 因为框支剪力墙刚度突变很大，在抗震设防区不允许单独因为框支剪力墙刚度突变很大，在抗震设防区不允许单独使用，即不采用底层全部为框架的剪力墙结构使用，即不采用底层全部为框架的剪力墙结构大底盘大空间剪力墙结构大底盘大空间剪力墙结构 底部楼层的商业用房往往扩大其面积，形成大面积裙房，底部楼层的商业用房往往扩大其面积，形成大面积裙房，裙房多采用框架结构，这种大空间裙房作为底盘、上部为裙房多采用框架结构，这种大空间裙房作为底盘、上部为一个或多个剪力墙塔楼的结构，称为大底盘大空间剪力墙一个或多个剪力墙塔楼的结构，称为大底盘大空间剪力墙结构

12、，是高层商住楼的一种广泛应用的结构体系结构，是高层商住楼的一种广泛应用的结构体系 三、筒体结构三、筒体结构 将房屋的剪力墙集中到房屋的外部或内部组成一个竖向、将房屋的剪力墙集中到房屋的外部或内部组成一个竖向、悬臂的封闭箱体时，可以大大提高房屋的整体空间受力性悬臂的封闭箱体时，可以大大提高房屋的整体空间受力性能和抗侧移能力，这种封闭的箱体称为筒体能和抗侧移能力，这种封闭的箱体称为筒体 外部筒体和内部框架结合形成框筒结构，内筒和外筒结合外部筒体和内部框架结合形成框筒结构，内筒和外筒结合（两者之间不再设柱）形成筒中筒结构（两者之间不再设柱）形成筒中筒结构 筒体结构的剪力墙设置较为集中，建筑平面布置可

13、较为灵筒体结构的剪力墙设置较为集中，建筑平面布置可较为灵活，适用于超高层公共建筑和商业建筑活，适用于超高层公共建筑和商业建筑 注意框筒结构与框架注意框筒结构与框架-筒体结构的区别筒体结构的区别 多筒结构多筒结构 多筒结构主要分为两类：一类是将多个筒体合并在一起形多筒结构主要分为两类：一类是将多个筒体合并在一起形成成束筒，一类是在筒体之间用刚度很大的水平构件相互成成束筒，一类是在筒体之间用刚度很大的水平构件相互联系而形成巨型框架联系而形成巨型框架 成束筒的抗侧刚度比筒中筒更大，可以建造更高的建筑成束筒的抗侧刚度比筒中筒更大，可以建造更高的建筑 巨型框架不是由普通梁柱组成，而是由筒体作柱子，用高巨

14、型框架不是由普通梁柱组成，而是由筒体作柱子，用高度很大（一层或几层楼高）的水平构件作梁，巨型框架梁度很大（一层或几层楼高）的水平构件作梁，巨型框架梁可以隔若干层设置一根，巨型框架柱和巨型框架梁之间的可以隔若干层设置一根，巨型框架柱和巨型框架梁之间的小框架只承受竖向荷载小框架只承受竖向荷载 成束筒和巨型框架结构均可建造成束筒和巨型框架结构均可建造100100层以上的超高层建筑层以上的超高层建筑各种结构体系的适用层数各种结构体系的适用层数（括号内为可建层数）（括号内为可建层数）砖混结构：砖混结构：5 5层以下（层以下（1010）低层建筑，竖向荷载为主低层建筑，竖向荷载为主 框架结构：框架结构：15

15、15层以下层以下 (20)(20)多高层建筑，水平荷载渐主多高层建筑，水平荷载渐主 框剪：框剪：10102020层（层（2525）框架框架-筒体结构：筒体结构：10104040层（层（5050）剪力墙结构：剪力墙结构：10103030层（层（4040）高层建筑，水平荷载为主高层建筑，水平荷载为主 框筒结构：框筒结构：40405050层（层（5555）筒中筒结构：筒中筒结构：40 40 6060层（层（7575）截面布置对刚度的影响截面布置对刚度的影响 设一方形小塔楼，边长设一方形小塔楼，边长5.2m5.2m，结构截面，结构截面4m4m2 2 方案一：由方案一：由4 4根根1m1m见方小柱组成，

16、布置在建筑四角见方小柱组成，布置在建筑四角 其截面刚其截面刚度为度为4 4根小柱截面刚度之和（根小柱截面刚度之和（I I1 14 411113 3/12/124/12m4/12m4 4）方案二：若将方案二：若将4 4根小柱合并为一根大柱，布置在建筑中央根小柱合并为一根大柱，布置在建筑中央 其其截面刚度为方案一的截面刚度为方案一的4 4倍（倍（I I2 22 2223 3/12/1244/12m44/12m4 4）方案三：若将方案三：若将4 4根小柱根小柱“拍扁拍扁”为四片为四片0.20.25m5m的的独立墙体，布置独立墙体，布置在建筑四边在建筑四边 其截面刚度为方案一的其截面刚度为方案一的12

17、.512.5倍（倍（I I3 32 20.250.253 3/12/1212.54/12m12.54/12m4 4）方案四：若将方案三的四片独立墙体在墙角处连成整体，形成箱方案四：若将方案三的四片独立墙体在墙角处连成整体，形成箱形截面形截面 其截面刚度为方案一的其截面刚度为方案一的5050倍（倍（I I4 4(5.2(5.24 44.84.84 4)/12/12504/12m504/12m4 4）剪力墙的形状与建筑物的平面布置和对水平荷载的反应有关，剪力墙的形状与建筑物的平面布置和对水平荷载的反应有关，即从建筑分隔和受力角度来考虑即从建筑分隔和受力角度来考虑 剪力墙的形状决定了其截面的抗弯惯性

18、矩的大小剪力墙的形状决定了其截面的抗弯惯性矩的大小 剪力墙的基本形状可分为开口截面和封闭截面两大类剪力墙的基本形状可分为开口截面和封闭截面两大类第二节第二节 剪力墙的形状和布置原则剪力墙的形状和布置原则一、剪力墙的形状一、剪力墙的形状二、剪力墙结构布置原则二、剪力墙结构布置原则 房屋平、立面布置简单对称，利于布置剪力墙和整体刚度房屋平、立面布置简单对称，利于布置剪力墙和整体刚度 合理远离房屋重心，降低房屋重心，可提高抗扭刚度合理远离房屋重心，降低房屋重心，可提高抗扭刚度 抗侧力结构刚度中心接近水平荷载合力作用线，减轻扭转抗侧力结构刚度中心接近水平荷载合力作用线，减轻扭转 上下位置对齐，贯通全高

19、，避免刚度突变上下位置对齐，贯通全高，避免刚度突变 增加剪力墙承担的竖向荷载，使其受力合理增加剪力墙承担的竖向荷载，使其受力合理1 1、总则、总则、总则、总则 对于板式建筑，剪力墙布置宜均衡对于板式建筑，剪力墙布置宜均衡 横向剪力墙的间距不宜太密，一般不小于横向剪力墙的间距不宜太密，一般不小于6 8m6 8m 纵向剪力墙一般设为二道、二道半、三道或四道纵向剪力墙一般设为二道、二道半、三道或四道 建筑平面形状任意时，受力复杂处应加密剪力墙建筑平面形状任意时，受力复杂处应加密剪力墙2 2、全剪力墙体系、全剪力墙体系、全剪力墙体系、全剪力墙体系 布置数量兼顾结构和经济，太少则抗侧力不足，太多浪费布置

20、数量兼顾结构和经济，太少则抗侧力不足，太多浪费 为保证楼板水平刚度，剪力墙间距不宜过大（为保证楼板水平刚度，剪力墙间距不宜过大（4 4B B）宜设在靠近建筑物两端处、楼电梯间和平面刚度变化处，宜设在靠近建筑物两端处、楼电梯间和平面刚度变化处，若能纵横相连可增大整体刚度若能纵横相连可增大整体刚度 抗震设防区纵、横向均布置剪力墙抗震设防区纵、横向均布置剪力墙 横向剪力墙宜布置在房屋近端而非尽端，若布置在尽端增横向剪力墙宜布置在房屋近端而非尽端，若布置在尽端增加基础难度（剪力墙嵌固较差），布置在中部不利于抗扭加基础难度（剪力墙嵌固较差），布置在中部不利于抗扭 纵向剪力墙宜布置在中部，若布置在端部会使

21、房屋变形受纵向剪力墙宜布置在中部，若布置在端部会使房屋变形受约束而产生温度应力和收缩应力约束而产生温度应力和收缩应力3 3、框、框、框、框-剪体系剪体系剪体系剪体系 采用现浇钢筋混凝土，混凝土强度等级不应低于采用现浇钢筋混凝土，混凝土强度等级不应低于C20C20 有边框（嵌于梁柱间），厚度有边框（嵌于梁柱间），厚度 墙体净高墙体净高/30/30且且120mm120mm；无边；无边框，三、四级抗震等级时框，三、四级抗震等级时厚度厚度 墙体净高墙体净高/25/25且且160mm160mm，一、，一、二级抗震等级时二级抗震等级时厚度厚度 墙体净高墙体净高/20/20且且200mm200mm 厚度厚度

22、200mm200mm应双层配筋，应双层配筋，厚度厚度200mm200mm可单层配筋，山墙可单层配筋，山墙及第一道内隔墙、楼电梯间墙、内纵墙均应双层配筋及第一道内隔墙、楼电梯间墙、内纵墙均应双层配筋第三节第三节 剪力墙的主要构造要求剪力墙的主要构造要求一、剪力墙的材料、厚度和配筋一、剪力墙的材料、厚度和配筋二、剪力墙的开洞二、剪力墙的开洞 剪力墙的洞口沿竖向成列布置时，根据洞口的分布和大小，剪力墙的洞口沿竖向成列布置时，根据洞口的分布和大小，可分为实体剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙，多可分为实体剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙，多联单独剪力墙、框支剪力墙等联单独剪力墙、框支剪力墙等 剪

23、力墙不开洞比开洞好，少开洞比多开洞好，开小洞比开剪力墙不开洞比开洞好，少开洞比多开洞好，开小洞比开大洞好，单排洞比多排洞好，洞口靠中比洞口靠边好大洞好，单排洞比多排洞好，洞口靠中比洞口靠边好 变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝 伸缩缝和防震缝仅需断开基础以上的房屋上部结构伸缩缝和防震缝仅需断开基础以上的房屋上部结构 沉降缝需要将房屋连同基础一起断开沉降缝需要将房屋连同基础一起断开 宜两缝合一或三缝合一宜两缝合一或三缝合一 尽量不设变形缝，可通过设计方案的调整或构造措施避免尽量不设变形缝，可通过设计方案的调整或构造措施避免 设置变形缝后，被分开的几部分房屋在结构上完

24、全独立设置变形缝后，被分开的几部分房屋在结构上完全独立第四节第四节 变形缝变形缝一、变形缝的设置一、变形缝的设置二、变形缝的宽度二、变形缝的宽度 变形缝宽度的确定原则：当结构产生伸缩变形、不均匀沉变形缝宽度的确定原则：当结构产生伸缩变形、不均匀沉降或地震变形时，房屋各独立单元间不发生相互碰撞降或地震变形时，房屋各独立单元间不发生相互碰撞 防震缝的宽度宜符合表中规定，并不小于防震缝的宽度宜符合表中规定，并不小于7cm7cm 伸缩缝、沉降缝的宽度一般不小于伸缩缝、沉降缝的宽度一般不小于5cm5cm，且随房屋高度增加，且随房屋高度增加而加大而加大 防震缝兼作沉降缝时，应考虑地基不均匀沉降引起的附加防震缝兼作沉降缝时，应考虑地基不均匀沉降引起的附加变形，其宽度宜适当加大变形，其宽度宜适当加大 防震缝兼作伸缩缝时，应符合防震缝宽度的要求防震缝兼作伸缩缝时，应符合防震缝宽度的要求