《框架-剪力墙结构设计》课件

框架-剪力墙结构设计结构设计基础课程探索建筑结构工程设计核心掌握框架与剪力墙协同作用原理框架-剪力墙结构发展历程1起源二十世纪初期出现2推广高层建筑广泛应用3完善地震区启发改进4发展抗震性能不断优化何为框架-剪力墙结构体系结构定义竖向承重与侧向抵抗系统组合建筑物骨架与抗侧力墙体联合工作协同机制墙体提供侧向刚度柱梁形成开放空间共同抵抗地震与风荷载适用范围与工程实例高层住宅20-40层最为常见商业办公灵活空间与稳定性平衡公共建筑大空间与抗震结合结构体系组成整体结构框架与剪力墙协同工作剪力墙系统主要抵抗水平力框架系统梁柱主要承担重力剪力墙分类垂直布置平行于建筑主轴交错布置提高整体稳定性核心筒布置围绕电梯井布置单排/多排根据建筑功能选择框架与剪力墙的受力特征框架承重主要承受竖向荷载侧向力传递框架到剪力墙传力剪力墙抵抗抵抗风荷载地震力抵抗共同承担地震作用框架-剪力墙结构的优缺点优点整体刚度大抗震性能好平面布置灵活适应性强缺点自重较大设计计算复杂施工要求高空间限制大结构传力路径解析荷载作用垂直荷载经楼板传至梁水平荷载作用于墙体表面内部传递梁将力传至柱与墙剪力墙吸收大部分侧向力基础传递柱与墙将力传至基础基础分散应力至地基剪力墙开窗、开洞影响分析抗剪能力减弱墙体有效截面减小应力集中易导致裂缝处理方式开洞周边加强配筋合理布置开洞位置计算影响剪切刚度降低结构周期延长剪力墙与框架协同工作机制剪力墙承担比例框架承担比例结构布置原则剪力墙对称布置提高稳定性墙肢适当长度控制变形避免结构偏心减小扭转剪力墙结构数值分析方法等效连梁法简化分析常用方法有限元分析精确模拟复杂结构实用设计法工程实践简化计算剪力墙的布置与刚度比控制墙肢宽度一般不小于200mm边缘构件增加抗弯承载力刚度比例墙占总刚度65%-85%平面布置双向刚度均衡结构计算模型建立几何建模确定结构主要尺寸材料定义输入材料参数荷载施加定义各类作用力边界条件设置约束与连接一阶剪力墙结构简化分析层数剪力弯矩位移顶层最小最小最大中间层逐渐增加逐渐增加逐渐减小底层最大最大最小剪力墙结构弹性计算1.3恒载分项系数永久作用放大比例1.5活载分项系数可变作用安全系数1.4风荷载系数风力作用放大系数楼层剪力分配框架承担剪力剪力墙承担剪力剪力墙承载力计算轴压比计算轴压比=N/(fc×A)高层宜控制在0.5以下N为轴力设计值fc为混凝土强度设计值A为剪力墙截面面积剪应力验算τ=V/(b×h0)τ不应超过设计限值V为剪力设计值b为墙厚h0为有效高度框架梁柱截面设计材料选择框架柱C30-C50框架梁C25-C40柱截面尺寸受力柱最小500×500高度越高截面越大梁截面尺寸跨高比控制1/10-1/12宽度不小于200mm剪力墙肢截面设计要点边缘构件宽度不小于两倍墙厚高层剪力墙厚度不小于200mm墙高厚比控制在20-25剪力墙配筋要求分布钢筋水平钢筋：ϕ8@200竖向钢筋：ϕ10@200双层网片布置边缘构件钢筋主筋：8-12根ϕ16-25箍筋：ϕ8-10@100体积配箍率≥1.0%剪力墙构件受力性能提升措施1叠加边框增强墙肢端部承载力2添加翼墙提高整体抗弯刚度3限制墙长控制单墙长细比例4优化开口合理布置门窗位置构造连接与节点设计墙梁连接贯通钢筋锚固处理墙柱连接密集箍筋防止脆性破坏墙基连接竖向钢筋延伸入基础基础设计要点地基选择根据土质条件确定基础类型筏板、桩基常用墙基连接钢筋锚固长度充分防水处理地下室外墙特殊构造抗震设计基本原则生命安全保障人员安全撤离结构安全防止整体倒塌良好延性确保塑性变形能力适当刚度控制层间位移角剪力墙高位连接梁设计斜筋连梁高度不大于跨度时采用普通配筋连梁高跨比小于0.5时使用钢桁架连梁大开间连接处使用剪力墙局部受力分析集中力作用区重型设备支座下方加密配筋网格设置局部加强肋局部开洞处理管线穿墙洞口周边设暗梁暗柱加强型钢围边框架-剪力墙结构的受力特点总结结构整体稳定性分析稳定系数水平力矩/抗倾覆力矩抗倾覆能力重力提供稳定性保障位移控制顶部位移/总高≤1/500周期要求基本周期应适中多塔/多单元剪力墙体系处理连廊设计柔性连接减少应力集中伸缩缝保留独立变形转换层处理增大梁截面承担集中力转换层加强抗剪设计基础协调考虑不均匀沉降影响整体稳定性验算材料选择及应用现浇混凝土灵活性好预制装配式节约工期HRB400钢筋延性好高性能混凝土提高强度结构体系抗震性能提升消能减震装置粘滞阻尼器吸收能量钢支撑加固提供额外侧向刚度基础隔震减小地震力传递高烈度区剪力墙设计注意事项抗震等级提高一、二级抗震构造措施材料强度增加混凝土强度提高一级配筋加强边缘构件配筋率≥1.5%延性设计箍筋间距减小50%外墙防渗、防裂构造防渗层设置内外多道防水屏障变形缝处理弹性密封材料填充加强网布抹灰层内增设网格布施工工艺影响设计模板支设精度影响墙体质量1混凝土浇筑振捣密实度要求高2钢筋绑扎保护层控制严格预留洞口管线综合优化布置典型工程案例一项目概况40层住宅楼高度136米框剪结构体系8度抗震设防设计参数混凝土强度C40剪力墙厚度250mm刚度比例墙占75%基本周期3.6秒案例工程的布置与效果展示剪力墙核心筒+外框架布置双向刚度均衡设计顶部消能装置减小风振典型工程案例二28商业楼层框架-剪力墙结构4转换层钢筋混凝土巨型梁12挑空区域特殊加强构造BIM技术在剪力墙结构设计中的应用三维实体建模精确表达结构构件钢筋碰撞检查消除施工障碍施工模拟优化建造流程结构验算与审查要点承载力验算轴压比、抗剪、抗弯能力极限状态安全储备变形验算层间位移角控制整体变形限值稳定性验算整体抗倾覆能力局部构件稳定性结构施工图的编制平面布置图剪力墙详图框架详图节点详图基础详图常见设计差错及避免建议1剪力墙错位上下层墙体中心线应对齐2开洞过大控制洞口尺寸小于1/3墙长3受力路径不畅确保水平力传递连续性4构造不合理避免应力集中区域薄弱设计优化与结构经济性优化墙厚上部楼层墙厚减小混凝土强度按需分层选用强度2布局优化少墙多柱提高空间利用造价控制标准化设计减少特殊处理新型剪力墙结构创新高性能混凝土应用C60-C80提高承载力预应力剪力墙减小墙体厚度与开裂钢-混组合墙提高延性与抗震性能绿色建筑与框架-剪力墙结合节能设计墙体保温一体化减少热桥现象环保材料再生骨料混凝土低碳排放新型材料施工工艺装配式减少现场湿作业降低资源消耗现行规范解读及要点总结GB50010混凝土结构设计规范构件设计与构造材料安全系数GB50011建筑抗震设计规范抗震等级划分特殊抗震措施JGJ3高层建筑混凝土结构规程高层特殊要求稳定性验算未来发展趋势展望装配式发展预制剪力墙推广应用智能