6框架-剪力墙结构.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 1框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理2 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3 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4 内力计算内力计算第六章第六章 框架剪力墙结构框架剪力墙结构本章主要内容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 框架框架剪力墙结构，亦称为框架剪力墙结构，亦称为框架抗震墙结构，抗震墙结构，简称框剪结构，它是由框架和剪力墙组成的结构体简称框剪

2、结构，它是由框架和剪力墙组成的结构体系。系。 概概 述述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 在钢筋混凝土高层和多层公共建筑中，当框架在钢筋混凝土高层和多层公共建筑中，当框架结构的刚度和强度不能满足抗震或抗风要求时，采结构的刚度和强度不能满足抗震或抗风要求时，采用刚度和强度均较大的剪力墙与框架协同工作，可用刚度和强度均较大的剪力墙与框架协同工作，可由框架构成自由灵活的大空间，以满足不同建筑功由框架构成自由灵活的大空间，以满足不同建筑功能的要求。能的要求。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

3、因此，有抗震设防要求时，因此，有抗震设防要求时，宜尽量采用框剪结构宜尽量采用框剪结构来替代纯框架结构来替代纯框架结构。 框架框架剪力墙结构适用于需要灵活大空间的多层剪力墙结构适用于需要灵活大空间的多层和高层建筑，如办公楼、商业大厦、饭店、旅馆、教和高层建筑，如办公楼、商业大厦、饭店、旅馆、教学楼、试验楼、电讯大楼、图书馆、多层工业厂房及学楼、试验楼、电讯大楼、图书馆、多层工业厂房及仓库、车库等建筑。仓库、车库等建筑。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 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-

4、 -剪切形剪切形6.1 框架剪力墙协同工作原理框架剪力墙协同工作原理 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 框架剪力墙结构的变形与受力特征对比：框架剪力墙结构的变形与受力特征对比： 框架框架剪切型剪切型层剪力按照层剪力按照D值分配值分配 剪力墙剪力墙弯曲型弯曲型层剪力按照层剪力按照EI值分配值分配 框剪框剪弯剪型弯剪型层剪力按照？分配层剪力按照？分配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 在下部：剪力墙帮框架受剪在下部：剪力墙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

5、力墙结构中的框架，其所受剪力以及层间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、计算基本思想（合二、计算基本思想（合分分再分）再分） 本章介绍手算的位移协同工作计算方法（连续分析法，本章介绍手算的位移协同工作计算方法（连续分析法，可查图表）可查图表）首先将所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框首先将所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框架；架；把总剪力墙与总框架之间的联系连续化，根据把总剪力墙与总框架之间的联系连续化，根据力平衡条件力平衡条件。变形协调条件变形协调条件和和力与变形物理关系力与变

6、形物理关系剪力微分方程（协调工剪力微分方程（协调工作）作）解决荷载在总剪力墙与总框架之间的分配，得到各解决荷载在总剪力墙与总框架之间的分配，得到各自的总内力和共同的变形曲线。自的总内力和共同的变形曲线。 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 总剪力墙的总内力按各片墙的等效抗弯刚度总剪力墙的总内力按各片墙的等效抗弯刚度EI分配到各片墙，总框架的总内力按各柱的抗侧刚分配到各片墙，总框架的总内力按各柱的抗侧刚度度D值分配至各柱。值分配至各柱。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 三、基本假定三、基本假定（1 1）平面结构假定）平面结构假定纵横两主轴方向分别

7、计算；纵横两主轴方向分别计算；（2 2）刚性楼板假定）刚性楼板假定无扭转时，同一楼面上各点无扭转时，同一楼面上各点水平位移相同；水平位移相同；（3 3）所有结构参数沿建筑高度不变（如有不大的变）所有结构参数沿建筑高度不变（如有不大的变化，则可取沿高度的加权平均值）。化，则可取沿高度的加权平均值）。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 根据总剪力墙与总框架之间的联系性质，框架剪力墙结根据总剪力墙与总框架之间的联系性质，框架剪力墙结构的计算简图可分为两类构的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）通过楼板联系）通过楼板

8、联系简化为铰结连梁，形成铰结体系简化为铰结连梁，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 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)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 主要考虑连梁对剪力墙的刚结端，当梁很弱时也可忽略其约主要考虑连梁对剪力墙的刚结端，当梁很弱时也可忽略其约束作用而处理成铰结端；框架与总连梁间为铰结，表示楼板束作用而处理成铰结端；框架与总连梁间为铰结，表示楼板的连接作用，至于梁对框架柱的约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

9、映在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 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 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 总剪力墙抗弯刚度总剪力墙抗弯刚度 ， 为每片墙的等效抗为每片墙的等效抗弯刚度弯刚度 总框架抗推刚度总框架抗推刚度 ，表示产生单位层间角位移，表示产生单位层间角位移所需的推力，如下图所示所需的推力，如下图所示eqwEIEIeqEIDhCF框架抗剪刚度框架抗剪刚度框架的框架的D D值值6.2 铰结体系协同工作计算铰结体系协同工作计算 高层建筑结构高层建筑结构框架框架- -剪力

10、墙结构剪力墙结构 2 2、微分方程的建立、微分方程的建立 力（荷载）平衡条件：力（荷载）平衡条件： 变形协调条件变形协调条件FPwFwVVVPPPyyyFw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 力与变形关系力与变形关系 剪力墙剪力墙 框架框架wwMdxydEI22wwwwwwPdxydEIVdxydEI4433FFFFFFFPdxydCVdxdyCC22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 上式联立，经整理可得上式联立，经整理可得WWFEIxPdxydEICdxyd)(2244引入引入HxEICHWF/（ 称为刚度特征值）称为刚度特征值）)(4222

11、44PEIHdyddydW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 由上式可解出结构的侧移由上式可解出结构的侧移y，并由此求出：并由此求出：ddyHCdxdyCVVVVdydHEIdxydEIVdydHEIdxydEIMFFFWPFWWWWWW或3333322222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 3、计算图表的应用、计算图表的应用（1）根据荷载形式（有三种）、刚度特征值）根据荷载形式（有三种）、刚度特征值 和高度坐标和高度坐标 查查图表得系数图表得系数(p120)00/ )(/ )(/ )(VVMMfyWVWmHy（2）根据荷载形式按悬臂杆

12、计算顶点侧移）根据荷载形式按悬臂杆计算顶点侧移fH，底截面弯矩底截面弯矩M0和底截面剪力和底截面剪力V0（3）计算结构顶点侧移计算结构顶点侧移y、总剪力墙弯矩总剪力墙弯矩Mw和剪力和剪力VW以及总以及总框架剪力框架剪力VF0MMfyyymWHyFWWPFVWVVVVV0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 刚结体系与铰结体系的主要区别在于：刚结体系与铰结体系的主要区别在于：总剪力墙与总框架总剪力墙与总框架之间的连梁对墙肢有约束弯矩。即连梁切开后，除轴力外，之间的连梁对墙肢有约束弯矩。即连梁切开后，除轴力外，还有剪力，将剪力向墙肢截面形心取矩，并沿高度连续化，还有剪力，将剪

13、力向墙肢截面形心取矩，并沿高度连续化，便形成分布的约束弯矩便形成分布的约束弯矩 m（x），），如图。即连梁对墙肢具有如图。即连梁对墙肢具有约束作用约束作用6.3 刚结体系协同工作计算刚结体系协同工作计算 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 1、刚结连梁对墙肢端约束弯矩、刚结连梁对墙肢端约束弯矩m(x)的计算的计算剪力墙与框剪力墙与框架间的连梁架间的连梁剪力墙之剪力墙之间的连梁间的连梁 刚域取法和连梁刚域取法和连梁约束弯矩系数参约束弯矩系数参照壁式框架照壁式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 （1 1）两端有刚域的约束弯矩系数（连梁两端均为剪力

14、墙）两端有刚域的约束弯矩系数（连梁两端均为剪力墙）lEIbabam6)1)(1 (1312lEIbabam6)1)(1 (1321（2 2）另一端有刚域的约束弯矩系数（连梁一端为剪力墙，另）另一端有刚域的约束弯矩系数（连梁一端为剪力墙，另一端为框架）一端为框架）lEIaam6)1)(1 (1321212lGAEI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 （3）当转角为）当转角为 (x)，同一层有同一层有n个刚结点，并沿层高个刚结点，并沿层高h离散使离散使之连续化，则总线约束弯矩为之连续化，则总线约束弯矩为niabixhmxm1)()(kN m/m刚结连梁的约束弯矩使剪力墙刚结

15、连梁的约束弯矩使剪力墙x截面产生的弯矩为：截面产生的弯矩为：dxdmdxdVPmdxdMVmdxMmmmmHxm相应的剪力相应的剪力( (等代剪力等代剪力) )：相应的荷载相应的荷载( (等代荷载等代荷载) )： 刚结连梁的约束刚结连梁的约束弯矩所分担的剪弯矩所分担的剪力和荷载力和荷载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 2、微分方程的建立（与铰结体系相仿）、微分方程的建立（与铰结体系相仿）22443322)()(dxydhmPPdxdmPdxydEImVdxydEIMdxydEIabiFWWWWWWFFVdxdyCFFPdxydC22高层建筑结构高层建筑结构框架框架

16、- -剪力墙结构剪力墙结构 经整理可得经整理可得引入引入)(/()(/4222442244PEIHdyddydHxEIhmCHEIxPdxydEIhmCdxydWWabiFWWabiF）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 比较铰结体系比较铰结体系（1 1）微分方程相同，因此铰结体系中微分方程的解及图表对刚）微分方程相同，因此铰结体系中微分方程的解及图表对刚结体系均适用结体系均适用（2 2） 值的计算不同值的计算不同（3 3）刚结体系的）刚结体系的 相当于铰结体系的相当于铰结体系的 ，因此，因此剪力计算两者不同，即剪力计算两者不同，即用图表得：用图表得：由平衡条件：由平衡条件：)(xmVWWV0VVVW铰结体系铰结体系WWVV刚结体系刚结体系)(xmVVWWFWFWFWPVVVmVVVV式中式中WPFFVVVmV：称为框架广义剪力：称为框架广义剪力FV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 3 3、计算步骤、计算步骤(1)(1)由荷载形式、由荷载形式、 、 查图表，得系数查图表，得系数(2)(2)按悬臂杆计算按悬臂杆计算(3)(3)位移