第二十讲~第二十四讲框架-剪力墙结构.pptVIP

第二十讲 框架- 剪力墙结构 1 框架- 剪力墙结构组成及受力特点 框架结构有较大的自由灵活的使用空间；剪力墙则可提供很大的抗侧刚度，以减少结构在水平作用下的侧向位移，提高结构的抗震能力。因此，框架- 剪力墙结构具有很广泛的适用范围。图15－37为框架- 剪力墙结构的布置方案示例。 在框架- 剪力墙结构中，框架和剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力。在竖向荷载作用下，框架和剪力墙分别承担其受荷范围内的竖向力。在侧向力作用下，框架和剪力墙协同工作，共同抵抗侧力。由于框架和剪力墙单独承受侧向力时的变形特性完全不同，因此，侧向力在框架和剪力墙之间的分配，不但与框架和剪力墙之间的刚度比有关，而且还随着高度而变化。当侧向力单独作用于框架结构时，结构侧移曲线呈剪切型，如图15－38（a）；当侧向力单独作用手剪力墙结构时，结构侧向位移曲线呈弯曲型，如图15－38（b）。当侧向力作用于框架- 剪力墙结构时，由于楼盖结构的连接作用。若不发生结构的整体扭转，则框架与剪力墙在各楼层处必须具有相同的侧向位移，协调后的结构侧向位移曲线如图15- 38（C）所示，呈弯剪型。 由此可见，框架与剪力墙对整个结构侧移曲线的影响，沿结构高度方向是变化的。在结构的底部，框架结构层间位移较大，剪力墙结构的层间位移较小，剪力墙发挥了较大的作用，框架结构的变形受到剪力墙结构的“制约”；而在结构的顶部，框架结构层间位移较小，剪力墙结构层间位移较大，剪力墙受到框架结构的“扶持”作用，如图15－38（c）、（d）所示。上述框架和剪力墙之间的相互作用是借助于楼盖结构平面内的剪力实现的，因此，在框架- 剪力墙结构中，楼盖结构的整体性和平面内刚度必须得到保证。 2框架-剪力墙结构中剪力墙的数量及布置 1）剪力墙的合理数量 在框架- 剪力墙结构中，剪力墙的数量直接影响到整个结构的抗震性能和土建?造价。剪力墙布置得多，结构的抗侧刚度大，侧向位移小；但材料用量增加，同时?由于结构自振周期缩短，结构自重增大，导致地震反应随之加大，即侧向力变大。?反之，剪力墙布置得少，材料用量减少，由于结构较柔，自振周期变长，地震反?应即地震作用力变小；但结构抗侧刚度小，侧向位移较大，地震后结构开裂或破?坏严重。 在扩大初步设计阶段或作为结构设计的原则，剪力墙的布置应满足结构抗侧刚度的要求，即通过计算校核结构顶点位移及结构最大层间位移分别满足高规限制值的同时，应控制结构的自振周期在一个合理的范围内。一般认为当结构基本自振周期T=（0．1～0.15）n（n为结构层数）时，剪力墙的数量和构件截面尺寸较为合理。 2）框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求： （1） 剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、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； （2） 平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙； （3） 纵、横剪力墙宜组成L形、T形和[形等型式； （4） 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%； （5） 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，洞口宜上下对齐； （6） 楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置； （7） 抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。 3．楼盖结构的作用与布置 框架与剪力墙的协同工作需要由楼盖结构来保证。在框架-剪力墙结构中，楼盖的作用有时仅传递水平推力、不传递平面外弯矩和剪力，相当于铰接刚性连杆；有时既传递水平推力又传递弯矩，相当于连系梁，这在分析中应根据结构布置的具体情况确定。 首先，为了保证框架与剪力墙能够共同承受侧向力，楼盖结构在其自身平面内的刚度必须得到保证。以结构底部为例，由于剪力墙的抗侧刚度比框架的抗侧刚度大得多，当它们受到相同侧向外力作用时，在同一楼面处，剪力墙的侧向位移比框架小得多，这时楼盖结构可看成是支承于相邻两榀剪力墙上的深梁，见图15-39。为了保证框架与剪力墙在侧向力作用下的空间协同工作性能，应限制楼盖这根水平深梁的挠度， 这一方面要保证楼盖本身的结构整体性，避免在楼面内开过大的洞口，另一方面应控制剪力墙之间的间距，使之满足表15－12的要求。表中，B为楼盖结构的宽度。 4.框架-剪力墙结构可采用的组合形式： 1) 框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置；2 )在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；3 )在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙；4 )上述两种或三种形式的混合。 5.框架剪力墙结构设计中的几个问题 1)抗震设计的框架-剪力墙结构，在基本振型地震作用下，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%时，其框架部分的抗震等级应按框架结构采用，柱轴压比