《框架-剪力墙结构设计》课件.ppt

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：?8@200竖向钢筋：?10@200双层网片布置边缘构件钢筋主筋：8-12根?16-25箍筋：?8-10@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