第三章框剪结构设计

1、在第三章，框架-剪力墙结构中，1框架-剪力墙共同工作，1、概述，由楼板和屋顶连接形成一个整体，使框架和剪力墙共同工作。由于剪力墙的存在，整个建筑的抗侧刚度增加，地震时结构变形和水平位移减小，非结构损伤减小。带框架剪力墙是由墙板与周围的梁柱组合而成。水平方向呈哑铃形，剪力墙数量少，受力大，配筋高。(主要抗侧力构件)、梁、两端连接剪力墙的梁、框架梁、柱截面小，节省材料消耗，抗侧刚度小。一端与剪力墙连接、一端与框架连接的梁与墙的连接刚度较大。在水平力的作用下，梁在大弯矩和大弯曲变形产生的剪力作用下会开裂、屈服并进入弹塑性工作状态。因此，在计算过程中，应降低这种连接梁的刚度。2.合作工作的基本概念。框

2、架-剪力墙结构的水平位移特征，剪力墙结构：弯曲型，层间变形大，层间变形小；框架结构：剪切型，层间变形小，层间变形大。框架和剪力墙结构各自变形特性的差异导致水平位移过程中的相互制约。框架-剪力墙结构：通过刚性楼板、剪力墙、框架、框架-剪力墙的协同工作，得到不同结构的变形图。协同工作，a，位移，上部：框架的层间位移小于剪力墙的层间位移，框架辅助剪力墙工作，变形协调在图中用虚线表示，因此框架比剪力墙承受更多的剪力，但上部的水平剪力本身较小，所以框架的内力不大。底部：剪力墙的位移小于框架的位移。剪力墙将协助框架调整位移。剪力墙承受的水平剪力离底部越近，就越大。由于底部剪力较大，框架剪力墙的协同工作对框

3、架的受力极为有利。除了外部荷载产生的水平力，框架还承受额外的水平力，将剪力墙拉回。因此，在上部楼层，即使外部荷载产生的楼层剪力很小，框架中也会有相当大的剪力。底部：框架上的水平剪切力减小。(3)节省材料，注意事项，如果纯框架结构设计后增加剪力墙，结构安全吗？框架结构中有电梯井，某些部位有剪力墙。设计能基于纯框架结构吗？(3)荷载，(1)基本上假设楼板结构在其平面内的刚度是无限的，平面外的刚度可以忽略不计；水平力的合力穿过结构的横向刚度中心，即结构没有整体扭转；框架和剪力墙的结构刚度参数沿高度方向不变。根据上述假设：所有框架都相当于组合框架，所有剪力墙都相当于组合剪力墙，所有连梁都相当于组合连梁

4、，楼板的作用是确保所有平面结构具有相同的水平位移。四、基本假设和计算简图，2、确定计算简图，结构在Y方向受力(铰接系统)，结构在X方向受力(刚性系统)，刚性系统当连梁刚度较大时，铰接系统当连梁刚度较小，转动刚度较小时，可以忽略连梁对剪力墙转动的约束作用，综合剪力墙刚度=各剪力墙等效抗弯刚度之和；即五、综合剪力墙和综合框架刚度计算1、综合剪力墙刚度计算2、综合框架刚度计算，定义框架抗推刚度：产生单位层间变形所需的推力角，同一层框架柱的抗侧移刚度，综合框架刚度=所有柱的抗推刚度之和，框架抗侧移刚度考虑c它是反映总框架与总剪力墙刚度比的参数，对框架-剪力墙的受力和变形有很大影响。齐次方程的通解、特征

5、方程的通解、特解微分方程的通解、待定系数剪力墙底部的解、以均布荷载为例的积分待定系数在倒三角形荷载和顶点集中荷载下同样可以得到积分系数，微分方程的解可以根据结构刚度特征值和楼层相对高度得到剪力墙位移。总剪力墙弯矩计算根据结构刚度特征值和楼层相对高度得到剪力墙弯矩，总剪力墙剪力计算根据结构刚度特征值和楼层相对高度得到剪力墙剪力，得到框架的水平剪力(V)，由图表直接校核，方便快捷。(P120-122)，倒三角形分布荷载下的位移系数，3框架-剪力墙结构刚性节点体系协同工作计算，同样总剪力墙与总框架之间通过连杆传递的相互作用力。不同的是，刚性连接体系中的连杆对整个剪力墙的弯曲有一定的约束作用。与铰接系

6、统相比，刚性连接系统切断连接杆并从总剪力墙截面的质心处获取力矩。由垂直剪切力引起的弯矩可以抵消部分由外部载荷引起的弯矩。框架的计算与铰接系统的计算相同。首先，约束弯矩和约束弯矩系数仅与杆的杆端相连，当梁端有单位转角时，约束弯矩在梁端产生。两种连梁：剪力墙与框架之间的连梁，剪力墙与连梁之间的连梁，可以简化为具有刚性区域的梁，从而b=0，得到一端具有刚性段的两端的约束弯矩系数：为了考虑剪切变形的影响系数，当设防烈度为6度和7度时，当设防烈度为8度和9度时，2， 基本方程及其解，连梁对剪力墙的约束力矩连续性假设，连续连杆杆端的约束力矩，第一根连杆对墙肢的约束刚度，第三根连杆对墙肢的约束刚度，连梁产生

7、单位角度所需的力矩，连梁的总刚度如下：每层有一根连杆； 综合框架：综合所有框架的抗剪刚度；所有剪力墙的刚度是整体的；综合连梁用于通过连梁连接综合框架和综合剪力墙；整合具有刚性域的第一连接梁对墙肢的约束刚度；连接梁的总刚度如下：每层有一个连接梁；初步知识：材料力学计算公式，(2)等效剪力和等效荷载的计算，(2)连梁在剪力墙上的粘结力矩的计算，(3)微分方程荷载平衡的建立，(4)四阶常系数微分方程和非齐次线性微分方程，(4)微分方程的解与铰接系统微分方程的解相同。结构刚度特征值包括连梁的约束刚度计算。剪力的计算包括连梁对剪力墙约束弯矩的影响，(4)剪力的计算包括连梁对剪力墙约束弯矩的影响。工程应用

8、计算不同荷载下剪力墙顶点位移(即剪力墙顶点位移)底部总弯矩的总剪力根据，检查P120图6.10.图6.18不同荷载下的系数，剪力墙位移和内力计算，总剪力墙剪力，广义框架剪力计算，总框架剪力计算，总耦联第一层j墙肢(共n个墙肢)的内力为。计算框架梁和柱的内力，近似取每层柱的中点作为反向弯曲点的位置。因此，第I层j柱的剪力为：2020/6/15，56，根据连梁刚性端的刚度系数分配总连梁的总约束弯矩，得到连梁在墙柱轴线上的弯矩，进而计算连梁剪力和连梁在墙边的弯矩， 因此墙肢的角连接梁的反向弯曲点在跨度的中点。 第三，刚性连接梁的内力计算。第五，刚度特征值对框剪结构的荷载分布、内力分布和位移的影响。铰

9、链系统：刚性系统：-框架的抗推刚度，对载荷分布的影响，以及对内力分布的影响。当=6时，可以看出：3354总剪力墙在底部承受大部分剪力，而在顶部承受负剪力。总框架顶部承受较大的正剪力，但下部剪力很小，上部剪力沿高度均匀变化。最大剪力的位置是在结构中间的0.3-0.6，而不是在结构底部。为满足剪力墙承受的地震倾覆力矩不小于结构总地震倾覆力矩的50%，应确定结构刚度特征值。为了使框架充分发挥其作用，达到框架的最大楼层剪力，剪力墙刚度不宜过大。地震作用下框架-剪力墙结构应进行内力调整。首先，应调整框架的内力。第二，框架部分的水平位移应大于由于楼板变形引起的剪力墙的水平位移(在设计计算中，楼板在其自身平

10、面内是无限的)。1.地震发生时，结构进入弹塑性状态。由于剪力墙的高刚度及其承受的大剪力，结构首先屈服并开裂。剪力在框架和剪力墙之间重新分配，使框架处于危险状态。鉴于以上两点，框架上的实际水平力大于刚性楼板计算的水平力。调整原则：2。当屋面的凸出部分也采用框架-剪力墙结构时，凸出部分的总框架剪力应为该层框架剪力计算值的1.5倍。注：框架内力调整后，剪力墙部分仍保持原协同工作计算值不变。3、根据振型分解反应谱法，应调整振型组合后的剪力。4、调整每层框架的总剪力后，按调整前后的比例调整柱和梁的剪力和端弯矩，但柱的轴力不调整。二是剪力墙内力的内部调整，考虑到剪力墙塑性内力的重新分布，允许调整剪力墙内力

11、：连梁调幅系数80%，增加相邻连梁弯矩值，满足平衡条件。对于双肢剪力墙，墙肢的全截面拉力(小偏心拉力)是不允许的。如果双肢剪力墙的一肢承受大的偏心拉力，另一肢受压时的弯矩和剪力应乘以放大系数1.25。7、框架-剪力墙结构设计及构造，1。剪力墙布置原则：均匀、分散、对称、外围，要求数量多，每片刚度不要太大：单个剪力墙底部承受的剪力不应超过底部总水平剪力的40%；2)剪力墙中心线与墙端柱中心线重合，防止偏心；3)各剪力墙的刚度不应相差太大；4)楼板有孔洞时，应在两侧设置剪力墙(以避免不利的内力分布由于其具有一定的横向刚度，应合理利用其抵抗水平荷载的能力。剪力墙起主要作用。第帧。第二，截面设计和结构

12、要求框架-剪力墙结构中的剪力墙通常配有暗柱，以便于建筑立面的处理。同时，框架梁或连接梁经常被拉穿剪力墙，以方便结构受力。每层有梁、外围有柱的剪力墙也称为带边框剪力墙。结构要求不同。极限承载力提高了42.5%。总结：1 .框架-剪力墙结构充分发挥了框架和剪力墙结构各自的优势，具有协同工作性能。在结构的下部，剪力墙起主要作用，变形为弯曲型。在结构的上部，框架的层间剪切变形相对较小，协同工作迫使剪力墙向外弯曲减小程度，使结构变形具有剪切型特征。因此，框架-剪力墙结构的层间变形上下趋于均匀，最大层间变形通常发生在中部，呈现弯曲剪切变形。2.框架-剪力墙铰链体系中的连杆代表一个刚性楼板，这使得所有的抗侧

13、力结构在同一楼层具有相同的侧向位移。然而，刚性体系中的连接杆不仅代表楼板，还代表框架和剪力墙之间的连接梁。弯矩存在于连接梁的两个部分，这在剪力墙和柱上都产生约束弯矩。在框架-剪力墙结构中，剪力墙下部承受的剪力很大，向上迅速减小，甚至出现负剪力，其剪力分布比剪力墙结构更不均匀。然而，在框架-剪力墙结构中，上下剪力趋于一致。4.在框架-剪力墙结构中，当考虑连梁的约束效应时，结构刚度特征值增大，侧向位移减小。剪力墙上部正弯矩增大，下部负弯矩减小，反弯点下移。剪力墙的剪力增大，框架的剪力减小。5.框架与剪力墙之间的连梁内力很大。在计算中，耦合梁的刚度通常乘以折减系数，以减小耦合梁的内力。其本质是塑性调

14、幅。当连梁内力减小时，剪力墙和框架的内力会增加。但是，连梁的刚度折减系数不应小于0.55，否则连梁会过早屈服，影响正常使用。(2020/6/15，78，6)框架-剪力墙结构设计中应注意的问题框架-剪力墙结构容易满足平面布置灵活和抗侧刚度较大的要求。此外，由于框架和剪力墙的共同作用，框架层的剪力分布自下而上趋于均匀(与纯框架结构不同，框架层的剪力顶部小，底部大)。这非常有利于框架的设计框架柱和梁的截面尺寸和配筋可以从上到下相对均匀。因此，可以看出三个值得注意的问题：(1)纯框架设计完成后，如果有些剪力墙(如电梯井、楼梯井等)。2)剪力墙与框架协同工作的基本条件是传递剪力的楼板必须具有足够的整体刚

15、度，因此，框架剪力墙结构的楼板应优先采用现浇楼板结构，剪力墙的最大间距不应超过规定的限值、2020/6/15、79、(3)框架结构中剪力墙的数量、剪力墙的数量应满足位移限值此外，剪力墙与框架的比例应适当，使=1.1 2.2为宜，剪力墙数量大，地震破坏减少，多剪力墙可提高建筑物的抗震性能。然而，此外，即使有更多的剪力墙，框架部分消耗的材料也不能减少(因为)。框架-剪力墙协同工作(铰接系统和刚性系统)的基本概念、基本假设和计算框图由组合剪力墙刚度和组合框架刚度计算的结构刚度特征值的意义影响结构的荷载分布、内力分布和侧向位移，关键内容，框架、剪力墙和框架-剪力墙结构的比较， 建筑功能特征构件式承重体

16、系刚度等级基准期及地震作用填充墙对基准期变形特征的影响适用于高弹性层间位移限值弹塑性层间位移限值内力分析特征延性设计内容构件设计、建筑功能特征、框架结构：平面空间大、建筑布局灵活、能在较大程度上满足使用要求、适用于各类建筑。 钢瓶的暴露影响外观和使用。剪力墙结构：由于墙间距不能太大，所以适用于中小型海湾建筑，如住宅、公寓和酒店建筑。有时它被做成框架支撑剪力墙结构，局部剪力墙落地。框架-剪力墙结构：吸收两者的优点，不仅能为建筑布局提供更大的空间，而且具有良好的抗侧力。可广泛应用于各种住宅建筑。构件类型、框架结构：柱、梁(一维受力构件)、楼板(二维平面外受力构件)剪力墙结构：墙(二维平面内受力构件)、梁(一维受力构件)、楼板(二维平面外受力构件)框架剪力墙结构：柱、墙、梁、楼板、承重体系、框架结构：梁、板为竖向荷载的水平传力构件，柱为竖向传力构件；柱和梁一起形成了抵抗水平力的横向阻力系统。剪力墙结构：梁、板为竖向荷载的水平传力构件，墙为竖向传力构件；墙和墙肢之间的连接梁形成抵抗水平力的侧向力抵抗系统。框剪结构：梁和板是竖向荷载的水平传力构件，柱和墙是竖向传力构件；框架和剪力墙共