多高层钢筋混凝土房屋结构体系-框架剪力墙结构体系（钢筋混凝土与砌体结构）

剪力墙结构体系的特点及结构布置要求钢筋混凝土与砌体结构一、教学内容知识目标：了解框架-剪力墙结构体系的概念及特点；熟悉框架-剪力墙结构的布置要求。能力目标：能理解什么是框架-剪力墙结构体系；具备判别框架-剪力墙结构布置是否合理的能力。二、教学重难点重点：框架-剪力墙结构的布置要求。难点：框架-剪力墙结构的布置要求。图1框架-剪力墙体系（1）框架-剪力墙结构体系的定义为了弥补框架结构随房屋层数增加，水平荷载迅速增大而抗侧移刚度不足的缺点，可在框架结构中增设钢筋混凝土剪力墙，形成框架和剪力墙结合在一起共同承受竖向和水平力的体系：框架-剪力墙体系（图1），简称框-剪体系。剪力墙可以是单片墙体，也可以是电梯井、楼梯井、管道井组成的封闭式井筒。（2）框架-剪力墙结构体系的特点

1）框架-剪力墙体系的侧向刚度比框架结构大，大部分水平力由剪力墙承担，而竖向荷载主要由框架承受，因而用于高层房屋比框架结构更为经济合理；

2）抗震性能方面：剪力墙的抗侧刚度较大，承担大部分地震作用，作为第一道防线，框架作为第二道防线，即框-剪结构具备多道抗震设防线，抗震性能更优越；

3）同时由于它只在部份位置上有剪力墙，保持了框架结构易于分割空间、立面易于变化等优点。所以，框-剪体系在多层及高层办公楼、旅馆等建筑中得到了广泛应用。框-剪体系的适用高度为15～25层，一般不宜超过30层。框架结构剪力墙结构自顶层向下，层间位移越来越大，呈上凹形，与悬臂梁的剪切变形曲线类似。故称“剪切型”自底层向上，位移增量越来越大，呈下凹形，与悬臂梁的弯曲变形曲线类似。故称“弯曲型”1）侧移特征

1）侧移特征在水平荷载作用下：框架的侧移变形，自顶层向下，层间位移越来越大，呈上凹形，与悬臂梁的剪切变形曲线类似，以剪切型为主（图2a）；剪力墙的侧移变形，自底层向上，位移增量越来越大，呈下凹形，与悬臂梁的弯曲变形曲线类似，以弯曲型为主（图2b）。在框-剪结构中，框架和剪力墙由楼盖连接起来而共同变形，其协同变形曲线如图3所示。（a）剪切变形（b）弯曲变形（c）共同变形图2框架-剪力墙结构的变形特点图3框架-剪力墙结构的变形曲线

2）受力特点剪力墙布置的数量一般不太多，框架承担大部分竖向荷载。剪力墙的刚度比框架大得多，因此剪力墙负担大部分水平力。房屋下部，剪力墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，下部剪力墙剪力较大，框架下部担负的剪力较少（图4）。图4框架-剪力墙结构的剪力分配示意图

2）受力特点

房屋上部，剪力墙位移大，而框架位移小，框架拉着剪力墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平剪力外，还额外负担了把剪力墙拉回来的附加剪力，所以，上部楼层框架剪力较大，剪力墙剪力减小。框架上部和下部所受剪力均匀化。从协同变形曲线可以看出，框架结构的层间变形在下部小于纯框架，在上部小于纯剪力墙，因此各层的层间变形也将趋于均匀化。图4框架-剪力墙结构的剪力分配示意图

1）框架—剪力墙结构布置的关键是剪力墙的数量和位置。在剪力墙的数量较少的情况下，可使建筑平面布置更灵活，且能够节约造价，但若剪力墙数量不足，刚度过小，在地震作用下结构会出现过大的侧向变形，从而导致严重的震害，所以剪力墙的数量不能过少。因此，在框架-剪力墙结构的设计中，兼顾结构和经济两个方面的要求确定剪力墙的适宜数量非常重要。2）剪力墙是框架-剪力墙结构中重要的抗侧力构件，应沿纵横两个方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。（1）框架结构体系结构布置原则

3）梁与柱或柱与剪力墙的中线尽量重合。4）剪力墙的布置应遵循“均匀、对称、分散、周边”的原则。其中，均匀、分散是要求剪力墙的片数多，且每片的刚度不要太大，在楼层平面内均匀布开；对称、周边布置是高层建筑抵抗扭转的要求。若在平面内对称布置剪力墙有困难，则可以调整有关部位剪力墙的长度和厚度，使框架-剪力墙结构体系的抗侧刚度中心与质量中心尽量接近，以减轻地震作用下对结构产生扭转作用的不利影响。（1）框架结构体系结构布置原则

1）剪力墙布置位置①竖向荷载较大处。在竖向荷载较大处布置剪力墙，可以避免设置截面尺寸过大的柱子，满足建筑布置的要求。②建筑平面复杂部位或平面形状变化处。由于这些部位受力状态复杂，设置剪力墙予以加强非常必要。③楼梯间和电梯间处。楼梯间和电梯间处楼板开大洞，对楼板刚度削弱严重，采用剪力墙来加强是有效的措施。（2）剪力墙布置及要求

1）剪力墙布置位置④横向剪力墙宜布置在接近房屋端部，但又不在建筑物尽端的部位。剪力墙布置在房屋尽端时不利于剪力墙底部的嵌固，需要较大刚度的基础，而布置在中部不能有效地发挥抵抗扭转的作用。⑤纵向剪力墙宜布置在中部附近。纵向剪力墙布置在端部产生约束作用，会使结构受到较大的温度和收缩应力。⑥此外，考虑到施工时支模困难，一般不在伸缩缝、沉降缝和防震缝两侧同时布置剪力墙。当一侧设置墙后，另一侧的剪力墙可内推一个柱间。（2）剪力墙布置及要求

2）剪力墙布置要求①框架-剪力墙结构中，纵、横向剪力墙宜互相交联布置成L形、T形、□形等形状，以使纵、横墙可以互相作为对方的翼缘，从而提高剪力墙的强度和刚度，图5。②剪力墙宜贯通建筑物的全高，避免沿高度方向突然中断而出现刚度突变，且剪力墙的厚度宜沿高度逐渐减小。③剪力墙中心线应与框架柱中心线相重合，任何情况下，剪力墙中心线偏离框架柱中心线的距离不宜大于柱子宽度的1/4。（2）剪力墙布置及要求图5纵横剪力墙的合理布置方式

2）剪力墙布置要求④剪力墙在各楼层开设的较大洞口宜上下对齐，洞口面积与墙面面积的比值不宜大于1/6，洞口梁高不宜小于层高的1/5。⑤为保证剪力墙具有足够的延性，不发生脆性的剪切破坏，每一道剪力墙不应过长，总高度与总长度之比H/L宜大于2，且连成一片的单个墙肢长度不宜大于8m，否则应按剪力墙开洞的基本要求开洞。⑥每道剪力墙承担的水平剪力不宜超过总水平剪力的40%。（2）剪力墙布置及要求

2）剪力墙布置要求⑦为防止楼板在自身平面内变形过大，使楼层水平剪力可靠地传递给剪力墙，剪力墙的间距不宜过大，其最大间距值应满足表1的规定。当剪力墙之间的楼面有较大开洞时，剪力墙的间距还应当减小一点。（2）剪力墙布置及要求表1剪力墙的最大间距楼盖形式非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度现浇≤5B，且≤60m≤4B，且≤50m≤3B，且≤40m≤2B，且≤30m装配整体≤3.5B，且≤50