高层建筑结构设计概述00002).ppt

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1、第六章框架－剪力墙结构设计6-1概述6-2框架－剪力墙结构内力计算6-3框架－剪力墙结构协同工作性能6-4框架－剪力墙结构构件的截面设计及构造要求本章教学目标通过本章学习掌握框架－剪力墙结构的协同工作原理及特点。了解框架－剪力墙结构两种计算图形的划分原则。了解铰接与刚接体系计算方法的推导过程，掌握其计算方法。了解两种体系计算的异同点。掌握刚度特征值对框架－剪力墙结构受力和位移的影响。掌握框架－剪力墙结构各个构件内力的计算方法。1、框架－剪力墙结构的特点（1）框架－剪力墙结构由框架和剪力墙两类抗侧

2、力构件共同来抵抗水平力和竖向力。（2）变形特点：剪力墙以弯曲型变形为主，框架以剪切型为主。在同一结构中通过楼板把两者联系在一起。楼板在其自身平面内刚度很大，它迫使框架和剪力墙在同层标高处共同变形。6-1概述框架：层间变形，上小下大剪力墙：层间变形，上大下小框架－剪力墙结构的层间变形在下部小于纯框架，在上部小于纯剪力墙，共同作用曲线上、下层间变形更加均匀。（3）受力特点：协同工作时，剪力墙单元刚度比框架大得多，剪力墙担负大部分水平荷载，两者之间相互作用力：剪力墙下部变形增大，框架减小，故下部为拉力

3、；上部正好相反，剪力墙变形减小，框架增大，故上部为推力；框架上部和下部剪力趋于均匀化。（4）框剪结构在水平力作用下，框架和剪力墙之间楼层剪力的分配和框架各楼层剪力分布情况，是随楼层所处高度而变化的。框剪结构中，框架底部剪力为零，剪力控制截面在房屋的中部甚至上部，而纯框架最大剪力在底部。（5）框剪结构具有多道抗震防线，震害调查表明，确为一种抗震性能很好的结构体系。（6）框剪结构的水平位移由控制，层间位移最大值发生在（0.4～0.8）H范围内的楼层。（7）框剪结构在水平力作用下，框架上下各楼层的剪力

4、值比较接近，梁、柱弯矩、剪力值变化较小，梁、柱构件规格较少，有利于施工。（8）计算方法A、杆件单位矩阵位移法：剪力墙简化为大刚域平面刚架，该方法考虑杆件轴、剪、弯的影响，同时考虑扭转，计算结果较精确。这是目前大部分结构通用计算程序所采用的方法，它建立在平面结构假定的基础上，这种程序称为空间协同工作计算程序；B、手算法：利用图表，较适用于比较规则的结构，可以得到满意的结果。这种方法不考虑轴向变形的影响，在高度较大的高层建筑中计算有较大误差。上述两种方法都基于平面结构以及楼板在平面无限刚的假定，均是

5、将纵向和横向水平荷载分别进行计算。2、框架－剪力墙结构中的梁3、适用高度及高宽比自学，可以参考课本第二章的相关内容。4、剪力墙的合理数量震害调查结果表明，剪力墙数量越多，地震震害减轻的越多。但是，剪力墙的量太多也不经济。剪力墙数量多，地震力越大，使得上部结构的材料增加，而且基础设计也很困难。所以，有一个合理墙量的问题，见课本P113表6.1。5、剪力墙的布置剪力墙的布置应遵循“均匀、分散、对称、周边”的原则。一般情况下，剪力墙宜布置在下列部位：（1）竖向荷载较大处——增加竖向荷载可以避免墙肢出现

6、偏心受拉的不利状态；（2）建筑物端部附近——减少楼面外伸段的长度，而且有较大的抗扭刚度；（3）楼梯、电梯间——楼梯、电梯间楼板开洞较大，设剪力墙予以加强；（4）平面形状变化处——在平面形状变化处应力集中比较严重，在此处设剪力墙予以加强，可以减少应力集中对结构的影响。本节的主要目的是确定如何归并总剪力墙、总框架，以及如何确定总剪力墙和总框架之间的联系和相互作用方式。6-2框架－剪力墙结构的内力计算1、基本假定及总剪力墙和总框架刚度计算（1）基本假定①楼板在自身平面内的刚度为无穷大，平面外刚度为零。

7、②当结构体型规则、剪力墙布置比较对称均匀时，结构在水平荷载作用下，不计扭转的影响。③不考虑剪力墙和框架柱的轴向变形及基础转动的影响。（2）计算简图剪力墙和框架之间的连接有两类，一类是通过楼板：楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平位移，但假定平面外刚度为0，其对各个平面结构不产生弯矩，连系梁可以简化成铰接连杆。第二类是通过楼板和连梁：纵向：B、C轴又有剪力墙又有柱，一端与柱相连一端与墙相连的梁也称为连系梁，该梁对墙和柱都会有约束作用，对柱的约束反映在D值中，故同前，连杆与墙为刚接，与框架为铰

8、接。总剪力墙：4片墙组成，总框架：2榀框架和6根柱子总连杆：包括8各刚接端工程设计中，通常根据连梁截面尺寸的大小，选用铰接体系或者刚接体系。如果连梁截面尺寸较小，其刚度就小，约束作用很弱，也可忽略它对墙肢的约束作用，把连梁处理成铰接连杆。上述两图是框剪结构简化的两种计算体系，分别为铰接体系和刚接体系。包括总剪力墙、总框架和总连梁三个部分，其中刚性连梁包括所有与墙肢相连的连系梁刚接端。（3）总剪力墙刚度的计算式中，——总剪力墙中剪力墙数量；——单片剪力墙的等效抗弯刚度，可用第五章的方法计算。（4）