框架受力特點(diǎn)

1、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的變形及受力特點(diǎn)在框架結(jié)構(gòu)中加設(shè)適量的剪力墻, 二者通過(guò)樓蓋協(xié)同工作,以滿 足建筑物的抗側(cè)要求,從而組成框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系.在框架中局 部增加剪力墻可以在對(duì)建筑物的使用功能影響不大的情況下,使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和承載力都有明顯提升,所以這種結(jié)構(gòu)體系兼有框架和剪 力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),是一種適用性很廣的結(jié)構(gòu)形式.1.變形特點(diǎn)在水平荷載作用下,框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形曲線以剪切型為主, 而 剪力墻的變形那么以彎曲型為主.由于兩者是受力性能不同的兩種結(jié) 構(gòu),因而兩者之間需要通過(guò)樓板的協(xié)同工作. 由于樓板平面內(nèi)剛度很 大計(jì)算中假定為無(wú)限剛性,因此在同一樓板處必有相同的位移,這 就形成了框架一剪力墻結(jié)

2、構(gòu)特有的變形曲線,呈反S形的彎剪型變形 曲線.框架下部位移增長(zhǎng)迅速,上部增長(zhǎng)較慢,剪力墻那么與之相反. 在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)下部,側(cè)移較小的剪力墻對(duì)框架提供幫助, 墻把 框架向左邊拉,框架一剪力墻的側(cè)移比框架單獨(dú)側(cè)移小,比剪力墻單 獨(dú)側(cè)移大；而上部,框架又可以對(duì)剪力墻提供支持,即框架把墻向左 邊推,其側(cè)移比框架單獨(dú)側(cè)移大,比剪力墻單獨(dú)側(cè)移小.最終框架 一 剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移大大減小,且使框架和剪力墻中內(nèi)力分布更趨合 理., 2.受力特點(diǎn)剪力墻的側(cè)移剛度遠(yuǎn)大于框架,因此剪力墻分配到的剪力也將遠(yuǎn) 大于框架.由于上述變形的協(xié)調(diào)作用,框架和剪力墻的荷載和剪力分 布沿高度在不斷調(diào)整.框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下,

3、框架與剪力墻之間 樓層剪力的分配比例和框架各樓層剪力分布情況隨著樓層所處高度 而變化,與結(jié)構(gòu)剛度特征值 入直接相關(guān).框剪結(jié)構(gòu)中的框架底部剪力為零,剪力限制部位在房屋高度的中部甚至在上部,而純框架最大剪力在底部.因此,當(dāng)實(shí)際布置有剪力墻(如：樓梯間墻、電梯井道墻、 設(shè)備管道井墻等)的框架結(jié)構(gòu),必須按框架結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算內(nèi)力, 不應(yīng)簡(jiǎn)單按純框架分析,否那么不能保證框架局部上部樓層構(gòu)件的平安框架墻,剪力墻的區(qū)別剪力墻(shear wall)又稱(chēng)抗風(fēng)墻或抗震墻、結(jié)構(gòu)墻.房屋或構(gòu)筑物中 主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體. 預(yù)防結(jié)構(gòu)剪切破 壞.剪力墻分平面剪力墻和筒體剪力墻.平面剪力墻用于鋼筋

4、混凝土 框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)、無(wú)梁樓蓋體系中.為增加結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及 抗倒塌水平,在某些部位可現(xiàn)澆或預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻.現(xiàn)澆剪力墻與周邊梁、柱同時(shí)澆筑,整體性好.筒體剪力墻用于高層建筑、 高聳結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)中,由電梯間、樓梯間、設(shè)備及輔助用房的間 隔墻圍成1,筒壁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體,其剛度和強(qiáng)度較平面 剪力墻高可承受較大的水平荷載.墻根據(jù)受力特點(diǎn)可以分為承重墻和剪力墻,前者以承受豎向荷載 為主,如砌體墻；后者以承受水平荷載為主.在抗震設(shè)防區(qū),水平荷 載主要由水平地震作用產(chǎn)生,因此剪力墻有時(shí)也稱(chēng)為抗震墻.剪力墻按結(jié)構(gòu)材料可以分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、型 鋼混凝土剪力墻和配筋砌塊

5、剪力墻.其中以鋼筋混凝土剪力墻最為常 用.框架結(jié)構(gòu)其實(shí)是梁柱受力體系,墻不參與受力,所以所有框架 結(jié)構(gòu)的墻都是填充隔墻,不受力,現(xiàn)在比擬多的做法比方說(shuō)混凝土空 心砌塊,或者加氣混凝土砌塊,這些填充隔墻的容重很??；如果是剪2 力墻結(jié)構(gòu)的話,剪力墻是主要受力構(gòu)件,厚度或許都比填充墻厚.就性能來(lái)說(shuō),各有各的用途.框架-剪力墻結(jié)構(gòu),稱(chēng)為框剪結(jié)構(gòu), 它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合, 吸取了各自的長(zhǎng)處,既 能為建筑平面布置提供較大的使用空間,又具有良好的抗側(cè)力性能.框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻可以單獨(dú)設(shè)置,也可以利用電梯井、樓梯間、管 道井等墻體.因此,這種結(jié)構(gòu)已被廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)房屋建筑.2.框剪結(jié)構(gòu)的變

6、形是剪彎型.眾所周知,框架結(jié)構(gòu)的變形是剪切型, 上部層間相對(duì)變形小,下部層間相對(duì)變形大.剪力墻結(jié)構(gòu)的變形為彎 曲型,上部層間相對(duì)變形大,下部層間相對(duì)變形小.對(duì)于框剪結(jié)構(gòu), 由于兩種結(jié)構(gòu)協(xié)同工作變形協(xié)調(diào),形成了彎剪變形,從而減小了結(jié)砍 的層間相對(duì)位移比和頂點(diǎn)位移比,使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度得到了提升.3.水平荷載主要由剪力墻來(lái)承受.從受力特點(diǎn)看,由于框剪結(jié)構(gòu)中 的剪力墻側(cè)向剛度比框架的側(cè)向剛度大得多, 在水平荷載作用下,一 般情況下,約80%以上用剪力墻來(lái)承當(dāng).因此,使框架結(jié)構(gòu)在水平荷 載作用下所分配的樓層剪力,沿高度分布比樣均勻,各層梁柱的彎矩 比擬接近,有利于減小梁柱規(guī)格,便于施工.砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)

7、構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分別是什么？(1 )石專(zhuān)混結(jié)構(gòu)：是由石專(zhuān)或承重砌塊砌筑的承重墻來(lái)承受樓層荷載.多用來(lái)建造低層或多層居住建筑.(2 )框架結(jié)構(gòu)：由梁和柱組成的主體骨架承重結(jié)構(gòu), 受力通過(guò)樓板一一梁一一柱傳至地基.多用來(lái)建造中高層和高層建筑.(3)剪力墻結(jié)構(gòu)：是由剪力墻組成的承受豎向和水平作用力的 結(jié)構(gòu),也叫抗震墻結(jié)構(gòu).多用來(lái)建造中高層和高層建筑.框架剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及使用范圍一框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及適用范圍1 .框架剪力墻或稱(chēng)框剪結(jié)構(gòu),廣泛應(yīng)用于高層辦公和公共建筑, 也大量應(yīng)用于高層旅館建筑.框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間,來(lái)滿足不同建筑功能的要求；同時(shí)又有足夠的剪力

8、墻, 具有相當(dāng)大的剛度,從而使結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震水平,大大減少了建 筑物的水平位移,預(yù)防填充墻在地震時(shí)嚴(yán)重破壞和倒塌. 所以在有抗 震設(shè)計(jì)要求時(shí),宜優(yōu)先采用框剪結(jié)構(gòu)代替框架結(jié)構(gòu).2 .框剪結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)1水平力通過(guò)樓板傳遞分配到剪力墻及框架.2水平力產(chǎn)生的剪力在底部主要由剪力墻承當(dāng),因剪力墻在水 平力作用時(shí),底部變形小.但到頂部時(shí),剪力主要由框架承當(dāng).即框 架在頂部時(shí)變形較小圖10-24.二框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量1 .剪力墻的多少直接影響抗震水平,震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)墻數(shù)量增加 震害減少,日本福井和十勝?zèng)_地震中,鋼筋混凝土墻每平方米樓面平 均剪力墻長(zhǎng)度少于50mm寸,震害嚴(yán)重,每平方米樓面平均剪力墻長(zhǎng)

9、 度多于150mm寸,破壞稍微,甚至無(wú)害.但是剪力墻過(guò)多,也會(huì)造成不經(jīng)濟(jì),因剪力墻增多,結(jié)構(gòu)的剛度增大,周期縮短,地震作用加 大,內(nèi)力增大材料用量增加,根底造價(jià)也相應(yīng)提升.2 .合理的數(shù)量1按許可位移值決定 按?高層規(guī)程?許可位移的限值來(lái)核算結(jié)4構(gòu)必要?jiǎng)偠劝阊b修標(biāo)準(zhǔn)的框剪結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與全高之比；w /H不宜大于1/700;較高裝修時(shí),w/H不宜超過(guò)1/850,或由層間 相對(duì)位移與層高之比 1 ma"H的限制值來(lái)限制.(2)用結(jié)構(gòu)自震周期和地震作用來(lái)校核 一般較合理的根本自震 周期為：n為結(jié)構(gòu)層數(shù)3.剪力墻的布置(1)剪力墻應(yīng)沿各主要軸 線方向布置,矩形,L形和梢形平面中,沿兩個(gè)正交軸

10、方向布置.(2) 應(yīng)縱橫方向同時(shí)布置,并使兩個(gè)方向的自振周期比擬接近.(3)剪力墻的布置原那么是：均勻、分散、對(duì)稱(chēng)、周邊.(4)宜布置在：豎向荷載較大處、平面形狀變化處、樓電梯間(5)不宜在伸縮縫和防震縫兩側(cè)同時(shí)布置,縱向剪力墻不宜布置在端部,宜布置在中部.(6)剪力墻的長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng),總高度與長(zhǎng)度之比宜大于2.單肢墻長(zhǎng)度不宜大于8m,以免剪切破壞.(7)剪力墻的最大間距(見(jiàn)表10-15).注：B建筑物的寬度. 剪力墻之間的樓面有較大開(kāi)洞時(shí)剪力墻的間距還應(yīng)小一些.實(shí)際工 程中,剪力墻的間距一般在2. 5B及30m以內(nèi).這樣的尺寸一般也 已可滿足建筑功能的要求了.(8)框剪結(jié)構(gòu)體系中,在設(shè)剪力墻后

11、,框架柱應(yīng)保存,柱作為剪 力墻的端部翼緣,可增強(qiáng)剪力墻的承載水平和穩(wěn)定性,且剪力墻的 端部配筋可配置在柱截面內(nèi),使剪力墻可一直堅(jiān)持工作到最后.對(duì) 比試驗(yàn)說(shuō)明,取消框架柱后的剪力墻的極限承載力將下降 30%.(9) 位于樓層上的框架梁也應(yīng)保存,雖然在內(nèi)力分析時(shí)不考慮剪力墻上的框架梁的受力,但梁作為剪力墻的橫向加勁肋,也可提升剪力墻的極限承載力.比照試驗(yàn),無(wú)梁的剪力墻極限承載力要降低10%.當(dāng)實(shí)在無(wú)法加梁時(shí),也應(yīng)設(shè)置暗梁,暗梁的高度與明梁相同,縱筋與箍筋均與明梁相同.(10)剪力墻宜設(shè)在框架柱的軸線內(nèi),保持對(duì)中,不宜設(shè)在柱邊. 五、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)多,高度大時(shí),由平面抗側(cè)力結(jié) 構(gòu)所構(gòu)成的

12、框架,剪力墻和框剪結(jié)構(gòu)已不能滿足建筑和結(jié)構(gòu)的要求, 而開(kāi)始采用具有空間受力性能的筒體結(jié)構(gòu).筒體結(jié)構(gòu)的根本特征是： 水平力主要是由一個(gè)或多個(gè)空間受力的豎向筒體承受.簡(jiǎn)體可以由 剪力墻組成,也可以由密柱框筒構(gòu)成.(一)簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)的類(lèi)型有1 .筒中筒結(jié)構(gòu)由中央剪力墻內(nèi)筒和周邊外框筒組成；框筒 由密柱(柱距3m)、高梁組成圖10-26(a);2 .簡(jiǎn)體一框架結(jié)構(gòu)圖10-26,亦稱(chēng)框架一核心筒結(jié)構(gòu),由中 央剪力墻核心筒和周邊外框架組成；3 .框筒結(jié)構(gòu)圖10-26(c);4 .多重筒結(jié)構(gòu)圖10-26(d);5 .成束筒結(jié)構(gòu)圖10-26(e);6 .多筒體結(jié)構(gòu)圖10-26(f).(二)筒體結(jié)構(gòu)的受力性能和工作

13、特點(diǎn)1.簡(jiǎn)體是空間整截面工作的,如同一豎在地面上的懸臂箱形梁.框筒在水平力作用下不僅平行于水平力作用方向上的框架(稱(chēng)為腹6 板框架起作用,而且垂直于水平方向上的框架稱(chēng)為翼緣框架也共 同受力.薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁桿件,產(chǎn)生整體彎曲 和扭轉(zhuǎn).2.框筒雖然整體受力,卻與理想筒體的受力有明顯的差異. 理想簡(jiǎn)體在水平力作用下,截面保持平面,腹板應(yīng)力直線分布,翼 緣應(yīng)力相等,而框筒那么不保持平截面變形,腹框架柱的軸力是曲線 分布的,翼緣框架柱的軸力也是而均勻分布；靠近角柱的柱子軸力 大,遠(yuǎn)離角柱的柱子的軸力小.這種應(yīng)力分布不再保持直線規(guī)律的 現(xiàn)象稱(chēng)為剪力滯后.由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象,所以簡(jiǎn)體

14、結(jié)構(gòu)不 能簡(jiǎn)單按平面假定進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算.3.在簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)中,剪力墻筒的 截面面積較大,它承受大局部水平剪力,所以柱子承受的剪力很?。?而由水平力產(chǎn)生的傾覆力矩,那么絕大局部由框筒柱的軸向力所形成 的總體彎矩來(lái)平衡,剪力墻和柱承受的局部彎矩很小.由于這種整 體受力的特點(diǎn),使框筒和薄壁筒有較高的承載力和側(cè)向剛度,而且 比擬經(jīng)濟(jì).4 .當(dāng)外圍柱子間距較大時(shí),那么外圍柱子形不成框筒, 中央剪力墻內(nèi)筒往往將承受大局部外力產(chǎn)生的剪力和彎矩,外柱只 能作為等效框架,共同承受水平力的作用,水平力在內(nèi)筒與外柱之 間的分配,類(lèi)似框剪結(jié)構(gòu).5 .成束筒由假設(shè)干個(gè)筒體并聯(lián)在一起, 共同承受水平力,也可以看成是框筒中間加了

15、一框架隔板.其截面 應(yīng)力分布大體上與整截面簡(jiǎn)體相似,但出現(xiàn)多波形的剪力滯后現(xiàn)象, 這樣,它比同樣平面的單個(gè)框筒受力要均勻一些.三筒體結(jié)構(gòu)布 置1 .以方形圓形平面為好.2 .可用對(duì)稱(chēng)形的三角形或人字形.3.外框筒柱的柱距以不大于3. 0m為好.4,矩形平面時(shí),長(zhǎng)寬比7不宜大于1. 5.5 .四角的柱子宜適當(dāng)加大,般截面加大2-3倍可做成L形,八字形.6 ,筒體結(jié)構(gòu)只有在細(xì)高的情況下才能近似 于豎向懸臂箱形斷面梁,發(fā)揮其空間整體作用,一般情況下H/ B宜 大于4.7 .由于框筒是空間整體受力,主要內(nèi)力沿框架平面內(nèi)分 布,所以,框筒宜采用扁寬矩形柱,柱的邊長(zhǎng)位于框架平面內(nèi).也 可采用一字形柱.一般

16、不宜采用圓形柱和方形柱,由于加大框筒柱 壁厚對(duì)受力和剛度的增大效果遠(yuǎn)不如加大柱寬有效.8 .裙梁的截面,宜采用窄而高的梁.梁高一般為 0. 6-1. 5nl寬度取同墻厚, 一般不于250mm梁高h(yuǎn)b可取hb1 /31/4lx .式中l(wèi) 柱 距；h 層高. 注：三角形平面的L、B均取實(shí)際切角后的邊長(zhǎng). 9.內(nèi)筒的尺寸 一般應(yīng)爭(zhēng)取內(nèi)筒邊長(zhǎng)為外筒邊長(zhǎng)的1/3為好.10.可以在框筒頂部設(shè)置1-2層高的剛性環(huán)梁來(lái)提升整個(gè)框筒的空 間整體性.六、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)于伸縮縫、沉降縫、防震縫的要 求一伸縮縫1.為預(yù)防由于溫差和混凝土干縮引起鋼筋混凝土的 開(kāi)裂,應(yīng)在結(jié)構(gòu)中設(shè)置伸縮縫,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距

17、 宜符合表10-19的規(guī)定.注：裝配整體式結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距 宜按表中現(xiàn)澆式的數(shù)值取用；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-核心筒結(jié)構(gòu)房屋的伸縮縫間距可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體布置情況取表中框架結(jié)構(gòu)與 剪力墻結(jié)構(gòu)之間的數(shù)值；當(dāng)屋面無(wú)保溫或隔熱舉措時(shí),框架結(jié)構(gòu)、 剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距宜按表中露天欄的數(shù)值取用；現(xiàn)澆挑檐、雨罩等外露結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距不宜大于 12m 2 .對(duì)以下情況, 表10-19中的伸縮縫最大間距宜適當(dāng)減?。?柱高從根底頂面算8起低于8m的排架結(jié)構(gòu)2屋面無(wú)保溫或隔熱舉措的排架結(jié)構(gòu)3 位于氣候枯燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高 溫作用下的結(jié)構(gòu)4采用滑模類(lèi)施工工藝的剪力墻結(jié)構(gòu)5材料收 縮較大、室內(nèi)結(jié)構(gòu)因施工外露時(shí)間較長(zhǎng)等 3.對(duì)以下情況,如有充 分依據(jù)和可靠舉措,表10-19中的伸縮縫最大間距可適當(dāng)增大：1 混凝土澆筑采用后澆帶分段施工；2采用專(zhuān)門(mén)的預(yù)應(yīng)力舉措；3 采用減小混凝土溫度變化或收縮的舉措.當(dāng)增大伸縮縫間距時(shí),尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響.二沉降縫1 .當(dāng)建筑物體形比擬復(fù)雜,地