剪力墙结构在水平荷载作用下受力特点分析

剪力墙结构在水平荷载作用下的受力特点分析

摘要：剪力墙可沿房间分隔墙布置，能与建筑平面较好的配合，而且剪力墙也是分隔墙，无柱子外凸的缺点，对住宅这一部分是恰当的。但对于底部有公共设施的情况则矛盾较大，除非另设结构转换层将下部改为另一种结构，但这时又出现了要处理结构转换层的问题。此外，剪力墙结构构造比柱子复杂。从受力角度看，剪力墙侧向刚度大，与中部筒体相结合，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑有利。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；水平作用；抗震性能；空间刚度；承重结构；整体性

1引言

高层建筑是社会经济发展和科学技术进步的产物。城市人口集中，用地紧张以及商业竞争的激烈化，促进了高层建筑的出现和不断发展。在高层建筑结构设计中，水平荷载是设计的主要控制因素。分析水平荷载与结构体系的关系，根据建筑高度、尺寸和其他条件，选择经济而有效的结构类型和结构体系，便成为结构设计的首要问题。

2 剪力墙结构体系良好的抗震性能

剪力墙结构是指纵横向主要承重构件和抗侧力构件全部为钢筋

混凝土墙的结构，同时墙体又起到内部空间分割和外部维护作用。剪力墙高度自基础至屋顶从几十米到一百多米不等，厚度一般为200~350mm 左右，最小可到 160mm，剪力墙结构的墙间距一般在

剪力墙结构特点

高层剪力墙异形柱随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎，为此，本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。 1 短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。这种结构型式的特点是： ①结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾； ②墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置； ③能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单； ④连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽； ⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，前者如建研院的TBSA、TAT，广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块，后者如建研院的TBSSAP、SATWE，清华大学的TUS，广东省建院的SSW 等。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。

剪力墙布置问题的15个经典答疑

剪力墙布置问题的15个经典答疑关于剪力墙布置问题的15个经典答疑！工程平台昨天来源：筑龙论坛版权归原作者所有剪力墙布置原则有哪些？ (1) 缝凸角必布墙，楼梯、电梯必布墙，墙墙宜对直联合。 (2) 剪力墙间距：6度、7度宜6~8米，8度宜3~5米。 (3) 剪力墙形状宜双向且简单，优先L形、T形，其次用一字形、C形，偶尔用工形、Z形； (4) 凡是约束边缘构件不能做成高规图7.2.15样式的墙肢都应该尽量少用。 (5) 多用普通剪力墙，少用甚至不用短肢剪力墙。剪力墙混凝土等级的经验取值是多少？ (1) 对于6、7度设防地区，一般来说结构底部剪力墙混凝土等级为40层C60，30层C50，20层C40。 (2) 对于8度设防地区或基本风压大于0.8的地区，，一般来说结构底部剪力墙混凝土等级为40层C50，30层C40，2 0层C35。剪力墙厚度和长度的经验取值是多少？ (1) 剪力墙厚度h与楼层数n关系：6度为h=8n，7度为h=10n，8度为h=12~15n，且h≥200mm。 (2) 剪力墙长度L：不超过30层的建筑，6、7度剪力墙长度较短，一般为8.5~12h；8度区剪力墙长度较长，一般为1 2~20h。是否所有的剪力墙墙段长度都不能大于8米？ (1) 一般来说，在一个结构平面中，剪力墙的长度不宜相差过大，通常要求最长剪力墙与多数剪力墙长度相比不应大于 2.5。单片剪力墙长度一般不宜大于8米，否则其将吸收过大的地震力，在地震时将首先破坏，对抗震是十分不利的。 (2) 当剪力墙围合成筒体时，各片之间互相作用形成一个空间整体，其抗侧刚度和抗侧能力均大幅度提高，因此筒体墙

剪力墙类型及受力特点

剪力墙类型及受力特点剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构，承受竖向荷载和水平荷载，是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载作用下，侧移较小，因此这种结构抗震及抗风性能都较强，承载力要求也比较容易满足，适宜于建造层数较多的高层建筑。剪力墙主要承受两类荷载：一类是楼板传来的竖向荷载，在地震区还应包括竖向地震作用的影响；另一类是水平荷载，包括水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力分析包括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。在竖向荷载作用下，各片剪力墙所受的内力比较简单，可按照材料力学原理进行。在水平荷载作用下剪力墙的内力和位移计算都比较复杂，因此本节着重讨论剪力墙在水平荷载作用下的内力及位移计算。一、剪力墙的分类及受力特点为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。理论分析和试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙，其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同，计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。 1．整体剪力墙无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的15%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙（或称为悬臂剪力墙）。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算，应力图如图1（a）所示，变形属弯曲型。 2．小开口整体剪力墙当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时，通过洞口的正应力分布已不再成一直线，而是在洞口两侧的部分横截面上，其正应力分布各成一直线，如图1（b）所示。这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，因为实际正应力分布，相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。但由于洞口还不很大，局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15％。因此，可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定，且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变形仍按材料力学计算，然后适当修正。在水平荷载作用下，这类剪力墙截面上的正应力分布略偏离了直线分布的规律，变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时，其截面变形仍接近于整体截面剪力墙，这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。 3．联肢剪力墙洞口开得比较大，截面的整体性已经破坏，横截面上正应力的分布远不是遵循沿一根直线的规律，如图1（c）所示。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较为显著，但仅在个别或少数层内，墙肢出现

剪力墙结构中连梁的受力分析

剪力墙结构中连梁的受力分析摘要：通过对计算理论和不同跨高比连梁结构模型的受力分析，找出更合理结构形式，以更准确的得出配筋结果。关键词：剪力墙；连梁；抗震 1.引言现代的结构受力体系中，剪力墙结构是抵抗地震作用、风荷载等水平荷载最有效的一种结构形式。其抗侧刚度大、抗震性能好、装修时不漏壳、尤其在汶川地震中的没有倒塌的记录，广泛被应用于各种高低层住宅类建筑中。在早期剪力墙设计中，其考虑的重点怎么提高混凝土墙身材料强度及整体的抗侧刚度，这直接导致其结构的混凝土用量增多，结构自重大。根据牛顿第二定律： F=ma 地震来的时候，地震加速度a的一定的，质量m越大，地震力F也就越大。因此在对剪力墙结构设计的不断的探索过程中，研究的重点变成如何提高剪力墙的延性和耗能上来，使剪力墙结构在大震来临的时候，让耗能构件能够吸收更多的能量，使其局部破坏，消耗地震能量，而保证整体结构不被破坏。连梁就是一个很好的耗能构件。 2.连梁耗能工作原理及受力特点剪力墙在地震力和风荷载等水平荷载作用时，混凝土墙除受竖向荷载外，还会受附加的弯矩、剪力和轴力，从而使墙体出现弯曲变形。由于建筑功能开窗、开门等的需要，剪力墙不可能是完整连续

的，2片剪力墙之间需要用连梁或者框架梁来连接。由于连梁跨高比较小，对2片剪力墙有很大的约束作用，但在不同位置的剪力墙受到的地震力大小、变形是不一样，就会使连梁产生比较大的变形。而剪力墙的刚度又远远大于连梁的刚度，那么使之相连的连梁就会受到因剪力墙变形而带来的转动，两端会产生较大的转角，此时在连梁两端位置就产生了塑性铰。塑性铰的产生标志着连梁进入弹塑性受力阶段，随着水平力的不断增加，塑性铰随之扩展，直至破坏为止。在墙肢与连梁的相互作用下，连梁会产生较大的约束弯矩与剪力，约束弯矩与剪力在梁端方向相反。框架梁由于跨高比较大，即对2片墙的约束有限，通过构造措施就可抵抗产生的附加弯矩、剪力和轴力。在剪力墙结构的受力模型中，根据刚度分配原则，连梁所受竖向荷载很少，主要是以水平力为主，这也是为什么要求连梁上下皮钢筋都通长的原因。 3.实例取大连普兰店某剪力墙结构民用住宅，地下1层，地上13层，层高为3.000m，建筑总高度40.90m。剪力墙墙厚200mm。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，抗震等级为二级。对跨高比分别为2.75，2.5和2.25的连梁进行计算，采用计算软件为PKPM。标准层结构平面布置图如图一。不同的跨高比连梁经过计算后，得出的总信息如下（1）周期比

第五讲(一) 剪力墙结构的内力

第五讲（一）剪力墙结构的内力、位移计算本章内容：一、剪力墙结构的计算图 1、剪力墙结构的计算图—水平荷载下剪力墙的计算截面 2、剪力墙的分类（1）整体墙和小开口整体墙（2）双肢剪力墙和多肢剪力墙（3）框支剪力墙（4）开有不规则大洞口的墙二、剪力墙构件的受力特点和分类依据 1、影响剪力墙受力性能的两个主要指标（1）肢强系数（2）剪力墙整体性系数 2、单榀剪力墙受力特点（水平力作用下墙肢中的整体弯矩和局部弯矩） 3、剪力墙的分类（1）整截面剪力墙（2）整体小开口剪力墙（3）联肢剪力墙（4）壁式框架三、剪力墙的计算方法 1、整体墙和小开口整体墙的计算

2、双肢墙的计算 1）连续连杆法的基本假设 2）力法方程的建立 3）基本方程的解 4）双肢墙的内力计算 5）双肢墙的位移与等效刚度 6）关于墙肢剪切变形和轴向变形的影晌7）关于各类剪力墙划分判别式的讨论

一、剪力墙结构的计算图 1、剪力墙结构的计算图—水平荷载下剪力墙的计算截面下图为一高层建筑剪力墙结构的平面布置及剖面示意图。从图中可以看出，剪力墙结构是由一系列的竖向纵、横墙和平面楼板组合在一起的—个空间盒子式结构体系。按照对高层建筑结构计算的基本假定及计算图取法，它可以按纵、横两方向的平面抗侧力结构进行分析。

为了方便，下面采用简单的图形说明问题。下图所示为剪力墙结构，在横向水平荷载作用下，只考虑横墙起作用，而“略去”纵墙的作用。在纵向水平荷载作用时，只考虑纵墙起作用，而“略去”横墙的作用。需要指出的是，这里所谓“略去”另一方向剪力墙的影响，并非完全略去，而是将其影响体现在与它相交的另一方向剪力墙结构端部存在的翼缘，将翼缘部分作为剪力墙的一部分来计算。根据《高层规程》的规定，计算剪力墙结构的内力和位移时，应考

受力构件承载力计算

《建筑结构》补修课导学三 2008年06月17日王启平第三章受弯构件承载力计算受弯构件的两种破坏形式：1.沿弯矩最大截面破坏，称为正截面破坏；2.是沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏，破坏截面与构件的轴线斜交，称为斜截面破坏。（a ）正截面破坏（b ）斜截面破坏图3－1 受弯构件的两种破坏形式 3.1一般构造要求 3.1.1截面形式在受弯构件中，仅在截面的受拉区配置纵向受力钢筋的截面，称为单筋截面。同时在截面的受拉区和受压区配置纵向受力钢筋的截面，称为双筋截面。 3.1.2梁的构造要求梁中一般配置纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立钢筋，如图3-3所示。图梁的配筋 1．截面尺寸梁高与跨度之比l h /称为高跨比。对于肋形楼盖的主梁为1/8～1/14，次梁为1/12～1/18；独立梁不小于1/15（简支）和1/20（连续）。矩形截面梁的高宽比b h /一般取2.0～3.0；T 形截面梁的b h /.一般取2.5～4.0 (此处b 为梁肋宽)。为便于统一模板尺寸，通常采用矩形截面梁的宽度或T 形截面梁的肋宽b = 100、120、150、(180)、200、(220)、250和300mm ，300mm 以上的级差为50mm ，括号中的数值仅用于木模；梁的高度h = 250、300、750、800、900、1000mm 等尺寸。当

剪力墙的内力分析

第十五部分——专题剪力墙的内力分析一、概述剪力墙在钢筋混凝土高层建筑结构中有着广泛的应用，目前剪力墙常用的分析方法和结构计算模型,主要有以下几种：剪力墙的分析方法可以归纳为三大类：数值计算方法；解析方法;半数值半解析方法。剪力墙计算模型： 1、解析法等效连续化法或微分方程法。将结构各层的受力构件沿高度方向进行连续化,然后用微分方程来求解结构的内力和变形。解析法中应用最多的是等效夹层梁法,最早是应用于分析框架结构,剪力墙出现后被推广应用于联肢剪力墙。这种方法局限性很大,只能用于形状和开洞规则的剪力墙,且此方法对低层和多层建筑误差较大。 2、数值解法此法又称等效离散化法。把一个整体结构连续体离散化为大小和类型不同的单元体,通过节点连接成整体来代替原有结构,使之满足整体的平衡条件和变形协调条件,从而可以通过位移法、力法和混合法等方法进行数值求解。由于这种方法通用性强,易于编制计算程序,又有较高的计算精度,在工程界广为应用。根据所采用的单元类型的不同,可分成微观模型和宏观模型两大类。（1）微观模型随着计算机技术的发展和钢筋混凝土本构关系的深入研究,诞生于20世纪60年代的钢筋混凝土有限元方法被运用到分析剪力墙结构上，有限元方法还处于不断发展和完善之中，许多理论问题尚待深入研究,同时,庞大的自由度引起的数值分析上的困难和需要繁重的计算工作量,使得这一方法目前主要用于分析结构部件或局部结构以及试验的计算机模拟,而在分析和设计实际结构中应用较少。目前,用于剪力墙结构的微观模型主要有平面应力膜单元和壳单元。（2）宏观模型这种模型相对比较简单,宏观模型是目前最主要的研究和使用的模型,已在工程设计中广泛应用。ａ）等效梁模型用等效梁单元对剪力墙沿墙轴线进行离散。该单元的全部非性变形集中到两端的塑性铰上,可用两端的非线性弹簧表示,中间部分为弹性的,如图1所示。

框架剪力墙结构变形和剪力分配特点①变形特点

1.框架剪力墙结构变形和剪力分配特点①变形特点:在结构底部框架侧移减小,在结构上部,剪力墙侧移减小,侧移曲线呈弯剪型,层间位移沿建筑高度比较均匀.②剪力分配特点:结构顶部框架,剪力墙两者剪力都不为零且大小相对等,方向相反 2.剪力滞后及影响:倾覆力矩使框筒的一侧翼缘框架柱受拉,另一侧翼缘框架柱受压,而腹板框架柱有压有拉.翼缘框架中各柱轴力分布不均匀,角柱的轴力大于平均值,中部柱轴力小于平均值,腹板框架各住轴力也不是线性分布的现象。影响:剪力滞后越严重,框筒空间作用越小 3.抗震房屋建筑体型和结构布置原则①采用规则结构②应具有明确的计算筒图和合理的传力途径③应具备必要的刚度和承载力,抗震结构还应具有良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力④部分结构或构件破坏不应导致结构倒塌⑤设置多道抗震防线 4.延性剪力墙抗震设计①强墙弱梁②强剪弱弯③限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件④加强重点部位⑤连梁特殊措施 5.剪力墙钢筋分布:剪力墙的墙肢除在端部配置竖向抗弯钢筋外,还在端部以外配置竖向和横向分布的钢筋,竖向分布钢筋参与抵抗弯矩,横向分布钢筋抵抗剪力,计算承载力时应包括分布钢筋的作用,分布钢筋一般比较细容易压弯,为简化计算,验算压弯承载力时不考虑受压竖向分布钢筋的作用 6.连梁设计①降低连梁弯矩设计值的方法,使连梁先于墙肢屈服和实现弯曲屈服,即实现强墙弱梁②采取限制连梁名义剪应力等措施推迟连梁的剪力破坏,即实现强剪弱弯 7.连梁弯矩调幅①在小地震作用下的内力和位移计算时,通过折减连梁刚度,使连梁的弯矩剪力值减小②按连梁弹性的刚度计算内力和位移,将弯矩组合值乘以折减系数 8.实现高层延性①合理选择结构体系②合理布置结构③对构件及其连接采取各种构造措施 ④施工质量的好坏对结构延性也有影响 9.框架近似计算假定①一片框架可以抵抗在自身平面内的侧向力,而在平面外刚度很小,可忽略②楼板在其自身平面刚度无限大,楼板平面外刚度很小,可忽略③忽略梁柱轴向变形和剪切变形④杆件为等截面,以杆件轴线作为框架计算轴线⑤在竖向荷载下结构的侧移很小,因此在作竖向荷载下计算时,假定结构无侧移 10.影响柱约束刚度/反弯点位置因素①结构总层数及该层所在位置②梁柱线刚度比③荷载形式④上层梁与下层梁刚度比⑤上层层高与本层层高比⑥下层层高与本层层高比 11.钢筋混框架抗震性能①梁铰机制优于柱铰机制②弯曲破坏优于剪切破坏③大偏压破坏优于小偏压破坏④不允许核心区破坏及纵筋在核心区的锚固破坏 12.延性耗能框架设计①强柱弱梁②强剪弱弯③强核心区强锚固④局部加强,加强柱根以及角柱框支柱等受力不利部位⑤限制柱轴压比加强箍筋对混凝土约束 13.调整柱弯矩设计值因素①按强柱弱梁要求调整柱弯矩设计值②框架结构柱固端弯矩增大 ③框支柱:部分框支剪力墙结构的框支柱设计内力需要调整④角柱:按上述调整后,组合弯矩设计值再乘以不小于1.0的增大系数 14.框架内力调整：原因:在地震作用下,通常都是剪力墙先开裂,剪力墙刚度降低后框架内力会增加.方法:①框架总剪力Vf＞0.2V o的楼层可不调整,按计算得到的楼层剪力进行设计②规则建筑中,若框架承受的总剪力Vf≤0.2V o则每个楼层的框架总剪力应增大,每个楼层的总剪力取下列两式中较小值Vf=0.2V o，Vf=1.5Vf,max 15.偏向抗震优于中心:偏心支撑的刚度与中心支撑框架接近,消能梁段越短其刚度越大,经过合理设计的偏心支撑框架,在大震作用下,消能梁段腹板剪切屈服,通过腹板塑性变形耗散地震能量.支撑斜杆保持弹性,不会出现受拉屈服和受压区服的现象.偏心支撑框架的柱和消能梁段以外的梁也保持弹性,消能梁段的腹板剪切屈服,具有塑性变形大,屈服后承载力继续提高,滞回耗能稳定特点,所以偏心支撑框架抗震性能优于中心支撑框架 16.剪力墙底部加强设计要求：范围:剪力墙底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底

剪力墙受力及特点

剪力墙类型及受力特点剪力墙结构就是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成得空间结构,承受竖向荷载与水平荷载,就是高层建筑中常用得结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内得刚度都很大,在水平荷载作用下,侧移较小,因此这种结构抗震及抗风性能都较强,承载力要求也比较容易满足,适宜于建造层数较多得高层建筑。剪力墙主要承受两类荷载:一类就是楼板传来得竖向荷载,在地震区还应包括竖向地震作用得影响;另一类就是水平荷载,包括水平风荷载与水平地震作用。剪力墙得内力分析包括竖向荷载作用下得内力分析与水平荷载作用下得内力分析。在竖向荷载作用下,各片剪力墙所受得内力比较简单,可按照材料力学原理进行。在水平荷载作用下剪力墙得内力与位移计算都比较复杂,因此本节着重讨论剪力墙在水平荷载作用下得内力及位移计算。一、剪力墙得分类及受力特点为满足使用要求,剪力墙常开有门窗洞口。理论分析与试验研究表明,剪力墙得受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上得开洞情况。洞口就是否存在,洞口得大小、形状及位置得不同都将影响剪力墙得受力性能。剪力墙按受力特性得不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙(多肢墙)与壁式框架等几种类型。不同类型

得剪力墙,其相应得受力特点、计算简图与计算方法也不相同,计算其内力与位移时则需采用相应得计算方法。 1.整体剪力墙无洞口得剪力墙或剪力墙上开有一定数量得洞口,但洞口得面积不超过墙体面积得15%,且洞口至墙边得净距及洞口之间得净距大于洞孔长边尺寸时,可以忽略洞口对墙体得影响,这种墙体称为整体剪力墙(或称为悬臂剪力墙)。整体剪力墙得受力状态如同竖向悬臂梁,截面变形后仍符合平面假定,因而截面应力可按材料力学公式计算,应力图如图1(a)所示,变形属弯曲型。 2.小开口整体剪力墙当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积得15%时,通过洞口得正应力分布已不再成一直线,而就是在洞口两侧得部分横截面上,其正应力分布各成一直线,如图1(b)所示。这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外,每个墙肢还出现局部弯矩,因为实际正应力分布,相当于在沿整个截面直线分布得应力之上叠加局部弯矩应力。但由于洞口还不很大,局部弯矩不超过水平荷载得悬臂弯矩得15％。因此,可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定,且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力与变形仍按材料力学计算,然后适当修正。在水平荷载作用下,这类剪力墙截面上得正应力分布略偏离了直线分布得规律,变成了相当于在整体墙弯曲时得直线分布应力之上叠

4.2 轴心受压构件承载力计算

轴心受压构件承载力计算按照箍筋配置方式不同，钢筋混凝土轴心受压柱可分为两种：一种是配置纵向钢筋和普通箍筋的柱(图4.2.1a)，称为普通箍筋柱；一种是配置纵向钢筋和螺旋筋（图）或焊接环筋(图4.2.1c)的柱，称为螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。需要指出的是，在实际工程结构中，几乎不存在真正的轴心受压构件。通常由于荷载作用位置偏差、配筋不对称以及施工误差等原因，总是或多或少存在初始偏心距。但当这种偏心距很小时，如只承受节点荷载屋架的受压弦杆和腹杆、以恒荷载为主的等跨多层框架房屋的内柱等，为计算方便，可近似按轴心受压构件计算。此外，偏心受压构件垂直于弯矩作用平面的承载力验算也按轴心受压构件计算。一、轴心受压构件的破坏特征按照长细比的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱，当≤8时属于短柱，否则为长柱。其中为柱的计算长度，为矩形截面的短边尺寸。 1．轴心受压短柱的破坏特征配有普通箍筋的矩形截面短柱，在轴向压力N作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。N较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形。随着荷载的增大，构件变形迅速增大。与此同时，混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增长逐渐变慢，而钢筋应力的增加则越来越快。对配置HPB235、HRB335、HRB400、RRB400级热轧钢筋的构件，钢筋将先达到其屈服强度，此后增加的荷载全部由混凝土来承受。在临近

破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏（图4.2.2）。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变=，相应的纵向钢筋应力值=E s=2×105×mm2=400N/mm2。因此，当纵向钢筋为高强度钢筋时，构件破坏时纵向钢筋可能达不到屈服强度。设计中对于屈服强度超过400N/mm2的钢筋，其抗压强度设计值只能取400N/mm2。显然，在受压构件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用，这是不经济的。 2.轴心受压长柱的破坏特征对于长细比较大的长柱，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的，在轴心压力N作用下，由初始偏心距将产生附加弯矩，而这个附加弯矩产生的水平挠度又加大了原来的初始偏心距，这样相互影响的结果，促使了构件截面材料破坏较早到来，导致承截能力的降低。破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯向外凸出，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡并将凸边混凝土拉裂而破坏（图4.2.3）。试验表明，柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”。由上述试验可知，在同等条件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的条件下，长柱承载力低于短柱承载力。在确定轴心受压构件承截力计算公式时，规范采用构件

受压构件承载力计算复习题(答案)详解

受压构件承载力计算复习题一、填空题： 1、小偏心受压构件的破坏都是由于而造成的。【答案】混凝土被压碎 2、大偏心受压破坏属于，小偏心破坏属于。【答案】延性脆性 3、偏心受压构件在纵向弯曲影响下，其破坏特征有两种类型，对长细比较小的短柱属于破坏，对长细比较大的细长柱，属于破坏。【答案】强度破坏失稳 4、在偏心受压构件中，用考虑了纵向弯曲的影响。【答案】偏心距增大系数 5、大小偏心受压的分界限是。【答案】b ξξ= 6、在大偏心设计校核时，当时，说明s A '不屈服。【答案】s a x '2 7、对于对称配筋的偏心受压构件，在进行截面设计时，和作为判别偏心受压类型的唯一依据。

【答案】b ξξ≤ b ξξ 8、偏心受压构件对抗剪有利。【答案】轴向压力N 9、在钢筋混凝土轴心受压柱中，螺旋钢筋的作用是使截面中间核心部分的混凝土形成约束混凝土，可以提高构件的______和______。【答案】承载力延性 10、偏心距较大，配筋率不高的受压构件属______受压情况，其承载力主要取决于______钢筋。【答案】大偏心受拉 11、受压构件的附加偏心距对______受压构件______受压构件影响比较大。【答案】轴心小偏心 12、在轴心受压构件的承载力计算公式中，当f y <400N ／mm 2 时，取钢筋抗压强度设计值f y '＝______；当f y ≥400N ／mm 2时，取钢筋抗压强度设计值f y '＝______N ／mm 2。【答案】f y 400 二、选择题： 1、大小偏心受压破坏特征的根本区别在于构件破坏时，（）。 A 受压混凝土是否破坏 B 受压钢筋是否屈服 C 混凝土是否全截面受压 D 远离作用力N 一侧钢筋是否屈服

什么是框架剪力墙框架剪力墙结构优缺点

什么是框架剪力墙框架剪力墙结构优缺点导读:本文介绍在房屋装修，装修方挑选的一些知识事项，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。每每看到高楼大厦,我们很多人都喜欢评论一番,这栋楼设计得怎么样啊,这些楼的设计怎么都一个样。其实,建筑结构的设计有多种形式,框架剪力墙结构便是这其中的一种。那么,什么是框架剪力墙结构?框架剪力墙结构有哪些优缺点? 什么是框架剪力墙? 在介绍什么是框架剪力墙结构之前,我们先来了解什么是剪力墙结构。剪力墙又称抗风墙或搞震墙,主要作用是在房屋建筑中承受风荷载或地震作用引起的水平荷载,防止结构剪切破坏,分为平面剪力墙和立体剪力墙,一般用钢筋混凝土和现浇钢筋混凝土筑成。再来了解下框架结构。框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成,构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。结构的房屋墙体不承重,仅起到围护和分隔作用。那框架剪力墙结构又是怎么样的呢?框架剪力墙结构也称框剪结构,从字面上讲就是在框架结构中布置一定数量的

剪力墙,构成灵活自由的使用空间,受力特点是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的受力形式,框架与剪力墙的相互作用力使整个框架剪力墙结构更加的稳固。框架剪力墙结构优缺点优点: (1)框架结构建筑布置比较灵活,可以形成较大的空间,但抵抗水平荷载的能力较差,而剪力墙结构则相反。 (2)框架一剪力墙结构使两者结合起来,取长补短。 (3)在框架的某些柱间布置剪力墙,从而形成承载能力较大、建筑布置又较灵活的结构体系。在这种结构中,框架和剪力墙是协同工作的,框架主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平荷载。框剪结构适用范围:这种结构一般宜用于10～20层的建筑。 1、框架结构优点: (1)空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料; (2)具有可以较灵活地建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构; (3)框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期; (4)采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,

框架受力特点

框架―剪力墙结构的变形及受力特点在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，以满足建筑物的抗侧要求，从而组成框架―剪力墙结构体系。在框架中局部增加剪力墙可以在对建筑物的使用功能影响不大的情况下，使结构的抗侧刚度和承载力都有明显提高，所以这种结构体系兼有框架和剪力墙结构的优点，是一种适用性很广的结构形式。 1. 变形特点在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线以剪切型为主，而剪力墙的变形则以弯曲型为主。由于两者是受力性能不同的两种结构，因而两者之间需要通过楼板的协同工作。由于楼板平面内刚度很大(计算中假定为无限刚性)，因此在同一楼板处必有相同的位移，这就形成了框架―剪力墙结构特有的变形曲线，呈反S形的弯剪型变形曲线。框架下部位移增长迅速，上部增长较慢，剪力墙则与之相反。在框架―剪力墙结构下部，侧移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙把框架向左边拉，框架―剪力墙的侧移比框架单独侧移小，比剪力墙单独侧移大；而上部，框架又可以对剪力墙提供支持，即框架把墙向左边推，其侧移比框架单独侧移大，比剪力墙单独侧移小。最终框架―剪力墙结构的侧移大大减小，且使框架和剪力墙中内力分布更趋合理。· 2. 受力特点剪力墙的侧移刚度远大于框架，因此剪力墙分配到的剪力也将远大于框架。由于上述变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分布沿高度在不断调整。框架结构在水平力作用下，框架与剪力墙之间楼层剪力的分配比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度而变化，与结构刚度特征值λ直接相关。框剪结构中的框架底部剪力

为零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而纯框架最大剪力在底部。因此，当实际布置有剪力墙(如：楼梯间墙、电梯井道墙、设备管道井墙等)的框架结构，必须按框架结构协同工作计算内力，不应简单按纯框架分析，否则不能保证框架部分上部楼层构件的安全框架墙，剪力墙的区别剪力墙(shear wall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破坏。剪力墙分平面剪力墙和筒体剪力墙。平面剪力墙用于钢筋混凝土框架结构、升板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及抗倒塌能力，在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙。现浇剪力墙与周边梁、柱同时浇筑，整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、高耸结构和悬吊结构中，由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间隔墙围成[1]，筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体，其刚度和强度较平面剪力墙高可承受较大的水平荷载。墙根据受力特点可以分为承重墙和剪力墙，前者以承受竖向荷载为主，如砌体墙；后者以承受水平荷载为主。在抗震设防区，水平荷载主要由水平地震作用产生，因此剪力墙有时也称为抗震墙。剪力墙按结构材料可以分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙、型钢混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。其中以钢筋混凝土剪力墙最为常用。框架结构其实是梁柱受力体系，墙不参与受力，所以所有框架结构的墙都是填充隔墙，不受力，现在比较多的做法比如说混凝土空心砌块，或者加气混凝土砌块，这些填充隔墙的容重很小；如果是剪

剪力墙等效抗弯刚度

《高层建筑结构与抗震》辅导文章五剪力墙结构内力与位移计算学习目标 1、了解剪力墙结构的分类，以及各种剪力墙的受力特点； 2、熟悉剪力墙的分类判别式。 3、掌握整体墙和小开口整体墙的内力及位移计算、掌握双肢墙的内力及位移计算。学习重点 1、剪力墙的分类及分类判别式； 2、整体和小开口整体墙的内力及位移计算； 3、双肢墙的内力及位移计算。剪力墙主要承受两类荷载：一类是楼板传来的竖向荷载，在地震区还应包括竖向地震作用的影响；另一类是水平荷载，包括水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力分析包括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。在竖向荷载作用下，各片剪力墙所受的内力比较简单，可按照材料力学原理进行。在水平荷载作用下剪力墙的内力和位移计算都比较复杂，因此本章着重讨论剪力墙在水平荷载作用下的内力及位移计算。一、基本假定剪力墙结构是一个比较复杂的空间结构，为了简化，剪力墙在水平荷载作用下计算时，作如下假定：（1）楼板在其自身平面内的刚度极大，可视其为刚度无限大的刚性楼盖；（2）剪力墙在其自身平面内的刚度很大，而在其平面外的刚度又极小，可忽略不计。因此可以把空间结构化作平面结构处理，即剪力墙只承受在其自身平面内的水平荷载。基于以上两个假定，剪力墙结构在水平荷载作用下可按各片剪力墙的等效抗弯刚度分配水平力给各片剪力墙，然后分别进行内力和位移计算。例如图6-1（a）所示的剪力墙结构可分别按图6-1（b）和图6-1（c）的剪力墙考虑。同时，现行国家标准《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）为考虑纵、横墙的共同工作，将纵墙的一部分作为横墙的有效翼缘，横墙的一部分也可以作为纵墙的有效翼缘。剪力墙的等效抗弯刚度是一个非常重要的概念，是指按剪力墙顶点侧移相等的原则，考虑弯曲变形和剪切变形后，折算成一个竖向悬臂受弯构件的抗弯刚度。

框架与剪力墙的结构特点

高层建筑结构特点及其体系我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：（一）水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。（二）侧移成为控指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝ qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况： 1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。 2.使居住人员感到不适或惊慌。 3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。 4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。（三）抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

剪力墙结构受力和计算要点分析

剪力墙结构受力和计算要点分析【摘要】从概念设计的角度出发，对剪力墙的受力与计算进行了论述，总结出高层剪力墙的基本设计理念，即在满足建筑平面使用的前提下，合理把握关键部分及次要构件，关键部分加强，耗能部位放松。【关键词】剪力墙布置；位置；参数 1. 概述随着我国城市化进程的迅猛加速，城市的版图不断扩大，城市人口激增，市场对住宅需求量增大的前提下，多层住宅越来越少，取而代之的是高层住宅得到了广泛的应用。高层住宅的优点：可以节约土地，增加住房和居住人口，在我国人口密集的大中城市，通过高层住宅可以解决各方面的矛盾。但是高层住宅也有不足之处，如一次，陛投资大、公摊面积大、高层住宅的钢材和混凝土每平方米的消耗量都远大于多层住宅，另外还要配置电梯，消防等配套设施。 2. 高层住宅的分类高层住宅按外部体型常分为塔式与板式，按内部空间又分为单元式和走廊式。按结构体系来分，钢筋混凝土高层住宅一般采用剪力墙结构、框架一剪力墙结构、框支剪力墙结构。剪力墙结构是一种传统、成熟、受力性能良好的结构形式，优点是结构本身的整体性好，侧向刚度大，在水平作用下侧移小，且房间里没有梁柱等凸出的部位，便于家具的布置。缺点是结构墙体多，布置不灵活，自重大；框架剪力墙结构与框支剪力墙结构通常是为了使用功能上出现大空间如用

做商场、办公室等而采取的一种结构形式，整体刚度相对要弱一点，框支剪力墙的受力性能也弱，含钢量相对大于剪力墙结构。结构方案的选择常规是结合业主的意见，建筑本身的使用功能，当地的抗震设防烈度等因素来综合确定。 3. 剪力墙的概念设计 3.1 高层结构的概念设计是很重要的一个环节，所谓的概念设计即尽量从宏观上要把结构的受力构件布置的均匀对称，使受力方向作用到构件有利的一面，避免出现荷载应力集中及刚度偏差太大而发生楼座整体扭转的情况。剪力墙结构常规是指墙肢截面的高度与墙体厚度的比值大于8的结构。在布置剪力墙的时候，尽量布置成“T”形，“L”形，“十”形，“I”形等连续拐弯的墙体，避免出现刚度偏心和扭曲，严格避免设置“一”字形剪力墙，“一”字形剪力墙的稳定性及抗震性均很差。 3.2 设计剪力墙结构时，还应注意建筑平面图，看是否存在角窗，结构体系角部设置连续的剪力墙对抗震非常有利，设置角窗与不设置相比，结构整体效应影响较大，结构的抗侧力刚度，自振周期，地震作用及扭转等均有不同程度的差异，设置角窗的剪力墙，外墙的内力会明显加大，配筋也会相应加大。同时，角部的连梁与暗柱配筋也会显著加大，扭转效应明显。若业主坚持做角窗，在尽量劝说无效时，应采取以下几项措施：（1）洞口上下对齐，连梁不能过小。（2）角窗附近不采用“一”字形及短肢剪力墙。

框支剪力墙优缺点分析

某高层建筑结构优缺点分析摘要:针对某项目的一栋框支剪力墙结构的单体建筑进行结构分析，主要通过对结构层转换和提高结构的抗扭承载力及采用空间有限元法和时程分析计算手段的描述，阐述了框支剪力墙这样一种结构的适用范围和优缺点。关键词:框支剪力墙;刚度变化;结构转换;扭转效应 1．工程概况我所选择的工程项目位于长沙市雨花区,由7栋高层组成,地下有两个相互连通的一层地下室。其中1号栋地上27层,地下1层,由A、B、C三个单体组成,单体之间设260mm宽的缝彼此脱开。针对其中的B座的结构进行具体的分析。 2.上部结构设计该工程上部结构具体设计指标如下：工程抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组,场地土的类型为中硬场地土,建筑场地类别为(类,设计地震特征周期值为0.35S。B座为框支剪力墙结构。框支框架抗震等级为二级,底部加强部位剪力墙抗震等级为二级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级。 B座上部剪力墙不允许落地,为实现底层用作商店或停车场而需要的大空间，因而采用底层为框架的剪力墙结构，即框支剪力墙体系。这种体系刚度比全剪力墙体系差，比框架-剪力墙墙体系好。这种体系既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较好的抗侧能力，在实际工程中应用较为广泛。在整个体系中，框-剪同时存在，剪力墙负担大部分的水平荷载，而框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力、合理分工，各尽所能。由于框支剪力墙体系结构中的局部，部分剪力墙因建筑要求不能落地，直接落在下层框架梁上，再由框架梁将荷载传至框支梁、框支柱上。这样的做法通常是通过设置转换层来实现的。

2.1结构转换由于该类型结构由于竖向构件不连续，结构竖向刚度会产生变化。转换层上部的刚度大于下部的刚度，转换层上下楼层构件内力、位移容易发生突变，转换层位置较高时，内力和位移的突变更剧烈，并易形成薄弱层。有核心筒的框支短肢剪力墙结构由于上部墙肢较短，侧向刚度较小，上部结构较柔，使转换层上、下的刚度比较普通的框支剪力墙结构更容易控制，只要适当加大落地剪力墙厚度和提高下部大空间层的混凝土强度等级，上下层刚度比就很接近1了，因而这种结构体系的抗震性能优于普通的框支。该工程层3以上为剪力墙小户型住宅,层1、2为商业、娱乐用房,需要较大开间及空间,上部的短肢剪力墙无法落地,因此存在结构转换问题。针对工程实际情况,并考虑到造价的因素,在转换层设置转换大梁,以承托上部短肢剪力墙。由于转换梁承托着上部24层的剪力墙,受力很大,因此需要很大的截面和配筋,即需要转换层下层有较大的层高。按照抗震规范表3.4.2-2对于侧向刚度不规则的定义,尽量使层2与层3的侧向刚度比大于70%。经与建筑专业人员协商,在转换层以下部分山墙两端及房间开间两侧设置剪力墙,加大房屋的整体刚度及抗扭刚度。同时转换层以下不设管道层,在3米标高处设置管道通廊,将设备管道由此引出室外,从而将转换层下层的层高由5.4米降到4.8米。经过计算,满足了侧向刚度规则的要求,该转换层结构方案传力途径明确,受力状况相对简单,对框支构件另采用平面有限元的程序进行单独分析,并与总体计算结果对比,以保证关键构体的抗震安全。值得注意的是,转换层大梁不是框支梁。框支梁上部承托完整的剪力墙需满足高规规定的条件,框支梁整截面受拉。转换梁和普通梁一样单面受压或受拉,在构造要求上与框支梁不同。高规对框支梁的构造有非常详细的要求,对转换梁的规定很少。结合以往的工程经验,转换梁在满足框支梁混凝土强度等级、开洞构造要求、纵向钢筋、箍筋构造要求以外,还需要满足已下两点。 (1)转换梁断面宜由剪压比控制计算确定,以避免脆性破坏和具有合适的含箍率,适宜剪压比限值在有地震作用组合时,不大于0.15。 (2)转换梁腰筋构造以梁高中点为分界,下部腰筋间距100,上部腰筋间距200,直径不小于18。