框架剪力墻課件.pptx

1、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.13 框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12.13.1 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn)2剪力墻剪力墻框架梁框架梁框架梁 由框架及剪力墻同時(shí)承受豎向荷載和側(cè)向力，剪力墻具有較大剛度，框架柱布置靈活。1 組成3梁兩端均與剪力墻連接的梁框架梁一端與剪力墻、一端與框架連接的梁連梁這種梁與墻的連結(jié)剛度大,在水平力作用下，會(huì)由于彎曲變形很大而出現(xiàn)很大的彎矩和剪力后首先開裂、屈服，進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)，因此在計(jì)算時(shí)，要將此類連梁的剛度進(jìn)行折減。42.受力特點(diǎn)(1) 框剪結(jié)構(gòu)水平位移的特征剪力墻結(jié)構(gòu)：彎曲型，層間變形上大下小框架結(jié)構(gòu)： 剪切型，層間變形上小下大剪彎型彎剪型框架與剪力墻結(jié)構(gòu)兩者單獨(dú)變形性

2、質(zhì)的不同，從而導(dǎo)致在水平位移過程中的相互約束。 剪切型彎曲型框剪結(jié)構(gòu)：通過剛性樓面協(xié)同工作5剪力墻框架框架-剪力墻不同結(jié)構(gòu)的變形圖(2)、協(xié)同工作6A、位移上部：框架的層間位移比剪力墻小，框架協(xié)助剪力墻工作，使變形協(xié)調(diào)如圖中虛線所示，故框架較剪力墻承擔(dān)的剪力大，但水平剪力上部本來就小，故框架內(nèi)力并不大。底部：剪力墻的位移比框架小，剪力墻將協(xié)助框架工作以調(diào)整位移，則剪力墻承受的水平剪力越接近底部越大。由于底部剪力大，則框架剪力墻的協(xié)同工作對(duì)框架的受力極為有利。剪力墻框架框架-剪力墻不同結(jié)構(gòu)的變形圖7B、內(nèi)力上部：框架除了負(fù)擔(dān)外荷載產(chǎn)生的水平力外，還額外負(fù)擔(dān)了把剪力墻拉回來的附加水平力。因此，在上

3、部樓層，即使外荷載產(chǎn)生的樓層剪力很小，框架中也出現(xiàn)相當(dāng)大的剪力。底部：框架承受的水平剪力減小。 C、節(jié)省材料剪力墻框架框架-剪力墻不同結(jié)構(gòu)的變形圖892.13.2 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的數(shù)量及布置(1) 剪力墻的合理數(shù)量壁率：剪力墻截面面積與樓層建筑面積之比，一般為34%；抗側(cè)剛度滿足位移限值要求；結(jié)構(gòu)基本周期T=（0.10.15）n為宜。(2) 剪力墻的布置同剪力墻結(jié)構(gòu)(3) 樓蓋的作用與布置樓蓋的作用：a。傳遞水平力，相當(dāng)于鉸接剛性鏈桿 b. 傳遞水平力和彎矩，相當(dāng)于連系梁剪力墻的最大間距，詳教材表14.8.102.13.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算首先求出水平力在各榀框架和剪力墻之間的分配然后

4、再分別計(jì)算各榀框架或剪力墻的內(nèi)力水平荷載豎向荷載框架剪力墻111、基本假定 樓蓋結(jié)構(gòu)在自身平面內(nèi)的剛度為無窮大，平面外的剛度可忽略不計(jì)；水平力的合力通過結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度中心，即結(jié)構(gòu)沒有整體扭轉(zhuǎn)；框架和剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度參數(shù)沿高度方向均為常數(shù)。根據(jù)以上假定：所有框架等效為綜合框架 所有剪力墻等效為綜合剪力墻 所有連梁等效為綜合連梁樓蓋的作用是保證各片平面結(jié)構(gòu)具有相同的水平位移。122、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖綜合剪力墻連梁鏈桿(剛性樓蓋)綜合框架兩片雙肢墻五榀框架yx13結(jié)構(gòu)在y方向上受力（鉸結(jié)體系）結(jié)構(gòu)在x方向上受力(剛結(jié)體系）yxyxyx14剛結(jié)體系當(dāng)連梁的剛度較大時(shí)鉸結(jié)體系當(dāng)連梁的剛度較小，轉(zhuǎn)動(dòng)剛度較小時(shí)

5、，可忽略連梁對(duì)剪力墻的轉(zhuǎn)動(dòng)約束作用綜合框架（四榀）綜合剪力墻（四片單肢墻）剛性連桿綜合框架（五榀）綜合剪力墻（兩片雙肢墻）鉸接連桿15綜合剪力墻剛度 =每片剪力墻等效抗彎剛度的和；即 3、綜合剪力墻及綜合框架剛度計(jì)算(1) 綜合剪力墻剛度計(jì)算16(2) 綜合框架剛度計(jì)算框架抗推剛度的定義：產(chǎn)生單位層間變形角所需的推力同一層內(nèi)框架柱的抗側(cè)移剛度綜合框架剛度=所有柱抗推剛度的總和174 框架-剪力墻鉸接體系協(xié)同工作計(jì)算協(xié)同工作計(jì)算采用連續(xù)連桿法綜合框架綜合剪力墻將集中荷載在層高內(nèi)連續(xù)化：18相當(dāng)于彈性地基梁相當(dāng)于彈性地基19 微分方程的建立20得 以剪力墻變形曲線為未知量的 4 階微分方程令： 結(jié)

6、構(gòu)剛度特征值 21引入兩個(gè)符號(hào)：框剪結(jié)構(gòu)總高度稱為結(jié)構(gòu)剛度特征值。是反映總框架和總剪力墻剛度之比的一個(gè)參數(shù)，對(duì)框架-剪力墻的受力和變形都有很大影響。22整理得四階常系數(shù)非齊次線性微分方程微分方程的求解 齊次方程的解特征方程齊次方程的通解23特解微分方程的通解 24求解待定系數(shù)剪力墻底部剪力墻頂部 倒三角形荷載 均布荷載 頂部集中荷載25 積分待定系數(shù) 以 均布荷載 作用為例 同理可求得在 倒三角形荷載 和頂點(diǎn)集中荷 載作用下的 積分系數(shù)26微分方程的解根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度特征值 和樓層相對(duì)高度 求得剪力墻位移27總剪力墻彎矩計(jì)算根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度特征值 和樓層相對(duì)高度 求得剪力墻彎矩28總剪力墻剪力計(jì)算根據(jù)

7、結(jié)構(gòu)剛度特征值 和樓層相對(duì)高度 求得剪力墻剪力29以綜合剪力墻為隔離體，建立以為未知量的微分方程：求得 墻的內(nèi)力（M、V）框架的水平剪力（V）用圖表直接查用，既方便又快捷。（P321）303132 倒三角形荷載或頂部集中荷載作用下，公式推導(dǎo)過程同上，此處從略。4.計(jì)算步驟（1）計(jì)算總剪力墻、總框架剛度（2）由及樓層相對(duì)標(biāo)高（=x/H），并根據(jù)水平荷載形式查位移及內(nèi)力系數(shù)，然后分別乘以 ，即可得到總剪力墻的位移及內(nèi)力。 （3）根據(jù)各片剪力墻的等效剛度，將總剪力墻的內(nèi)力分配給各片剪力墻； 總框架的剪力可由下式確定 每根框架柱的剪力為 ，其余計(jì)算同D值法。33已知：如圖所示框架剪力墻結(jié)構(gòu)，承受均布荷

8、載q=150kN/m，剛度特征值=2.5，求底層、5層、8層、10層處總剪力墻的Mw及Vw和總框架的Vf，并給出內(nèi)力(Mw 、 Vw 、 Vf)的分布圖。34層號(hào) 標(biāo)高 10850302415010.80.500-0.056-0.01250.530-3780-84435775-0.232-0.0550.2031-1044 -248 914 4500 1044 1148 1336 035365.框架剪力墻剛結(jié)體系 (1) 下圖所示框架剪力墻中，有連梁直接與剪力墻相連，連梁將對(duì)剪力墻產(chǎn)生約束彎矩，我們稱這種情況為框架剪力墻剛結(jié)體系。結(jié)構(gòu)平面圖剛結(jié)體系計(jì)算簡(jiǎn)圖37383940(2) 基本方程及其求解

9、 一根連梁對(duì)剪力墻的約束彎矩 連續(xù)化假定 ，連續(xù)連桿的桿端約束彎矩約束剛度: 使連梁產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角所需要的力矩 綜合連梁總剛度 ： 每層有 根連桿 綜合連梁剛度41 等代剪力和等代荷載的計(jì)算連梁對(duì)剪力墻的約束彎矩等代剪力等代荷載42 微分方程的建立 荷載平衡方程寫為 令43 剛結(jié)體系的計(jì)算方法與鉸接體系的計(jì)算方法基本相同，僅剛度特征值及總框架剪力的計(jì)算有變化。1）剛度特征值 其中，n為同一層內(nèi)連梁與墻肢相交的結(jié)點(diǎn)數(shù)。n個(gè)結(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)方法是：每根兩端剛域連梁有2個(gè)結(jié)點(diǎn)；一端剛域的連梁只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)式中2）總框架廣義剪力總框架的剪力為總連梁的約束彎矩為44每根連梁的約束彎矩其余計(jì)算方法同鉸接體系。mhm

10、mMnibi=1bib456.剛度特征值與內(nèi)力、位移的關(guān)系1）與剪力分布的關(guān)系當(dāng)很小時(shí)，剪力墻承擔(dān)大部分剪力，當(dāng)=0時(shí)，即為純剪力墻結(jié)構(gòu)；當(dāng)很大時(shí)，框架承擔(dān)大部分剪力，當(dāng)=時(shí)，即為純框架結(jié)構(gòu)；在16之間時(shí)，在頂部框架與剪力墻的剪力均不為零（但二者之和為零），在底部，剪力墻承擔(dān)全部剪力，框架剪力為零（這是由近似計(jì)算造成的，實(shí)際框架會(huì)受一定剪力）。（注意：純框架結(jié)構(gòu)剪力分布下大上小、頂部為零，控制截面在底部；框架-剪力墻中的框架，剪力最大值發(fā)生在中部附近，大約在=0.30.6之間，隨著增大，向下移動(dòng)。）46 當(dāng)1時(shí)，變形曲線為彎曲型（層間位移上大下小）； 當(dāng)6時(shí)，變形曲線為剪切型（層間位移上小下大）； 當(dāng)=16之間時(shí)，變形曲線介于彎曲型和剪切型之間，下部略呈彎曲型，上部略呈剪切型，稱為彎剪型。2）與位移曲線的關(guān)系47 從圖中可見，當(dāng)2.4時(shí)，框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%，說明剪力墻數(shù)量