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；如果是剪力墙结构的话，剪力墙是主要受力构件，厚度或许都比填充墙厚。

就性能来说，各有各的用途。

框架-剪力墙结构，称为框剪结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。

框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。

因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。

2。

框剪结构的变形是剪弯型。

众所周知，框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。

剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。

对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。

3。

水平荷载主要由剪力墙来承受。

从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，约80%以上用剪力墙来承担。

因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比样均匀，各层梁柱的弯矩比较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。

砌体结构和框架结构和剪力墙结构的受力特点分别是什么？（1 ）砖混结构：是由砖或承重砌块砌筑的承重墙来承受楼层荷载。

多用来建造低层或多层居住建筑。

（2 ）框架结构：由梁和柱组成的主体骨架承重结构，受力通过楼板——梁——柱传至地基。

多用来建造中高层和高层建筑。

（3 ）剪力墙结构：是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用力的结构，也叫抗震墙结构。

多用来建造中高层和高层建筑。

框架剪力墙结构受力特点及使用范围(一)框架剪力墙结构的受力特点及适用范围1．框架剪力墙(或称框剪结构)，广泛应用于高层办公和公共建筑，也大量应用于高层旅馆建筑。

框架剪力墙结构是由框架构成自由灵活的使用空间，来满足不同建筑功能的要求；同时又有足够的剪力墙，具有相当大的刚度，从而使结构具有较强的抗震能力，大大减少了建筑物的水平位移，避免填充墙在地震时严重破坏和倒塌。

所以在有抗震设计要求时，宜优先采用框剪结构代替框架结构。

2．框剪结构的受力特点(1)水平力通过楼板传递分配到剪力墙及框架。

(2)水平力产生的剪力在底部主要由剪力墙承担，因剪力墙在水平力作用时，底部变形小。

但到顶部时，剪力主要由框架承担。

即框架在顶部时变形较小(图10-24)。

(二)框剪结构中剪力墙的数量1．剪力墙的多少直接影响抗震能力，震害调查发现墙数量增加震害减少，日本福井和十胜冲地震中，钢筋混凝土墙每平方米楼面平均剪力墙长度少于50mm时，震害严重，每平方米楼面平均剪力墙长度多于150mm时，破坏轻微，甚至无害。

但是剪力墙过多，也会造成不经济，因剪力墙增多，结构的刚度增大，周期缩短，地震作用加大，内力增大材料用量增加，基础造价也相应提高。

2．合理的数量(1)按许可位移值决定按《高层规程》许可位移的限值来核算结构必要刚度。

一般装修标准的框剪结构顶点位移与全高之比；μ／H 不宜大于1／700；较高装修时，μ／H不宜超过1／850，或由层间相对位移与层高之比Δμmax／H的限制值来控制。

(2)用结构自震周期和地震作用来校核一般较合理的基本自震周期为：n为结构层数 3．剪力墙的布置 (1)剪力墙应沿各主要轴线方向布置，矩形，L形和槽形平面中，沿两个正交轴方向布置。

(2)应纵横方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。

(3)剪力墙的布置原则是：均匀、分散、对称、周边。

(4)宜布置在：竖向荷载较大处、平面形状变化处、楼电梯间(5)不宜在伸缩缝和防震缝两侧同时布置，纵向剪力墙不宜布置在端部，宜布置在中部。

(6)剪力墙的长度不宜太长，总高度与长度之比宜大于2。

单肢墙长度不宜大于8m，以免剪切破坏。

(7)剪力墙的最大间距(见表10-15)。

注：B——建筑物的宽度。

剪力墙之间的楼面有较大开洞时剪力墙的间距还应小一些。

实际工程中，剪力墙的间距一般在2．5B及30m以内。

这样的尺寸一般也已可满足建筑功能的要求了。

(8)框剪结构体系中，在设剪力墙后，框架柱应保留，柱作为剪力墙的端部翼缘，可加强剪力墙的承载能力和稳定性，且剪力墙的端部配筋可配置在柱截面内，使剪力墙可一直坚持工作到最后。

对比试验表明，取消框架柱后的剪力墙的极限承载力将下降30％。

(9)位于楼层上的框架梁也应保留，虽然在内力分析时不考虑剪力墙上的框架梁的受力，但梁作为剪力墙的横向加劲肋，也可提高剪力墙的极限承载力。

对比试验，无梁的剪力墙极限承载力要降低10％。

当实在无法加梁时，也应设置暗梁，暗梁的高度与明梁相同，纵筋与箍筋均与明梁相同。

(10)剪力墙宜设在框架柱的轴线内，保持对中，，不宜设在柱边。

五、简体结构当高层建筑结构层数多，高度大时，由平面抗侧力结构所构成的框架，剪力墙和框剪结构已不能满足建筑和结构的要求，而开始采用具有空间受力性能的筒体结构。

筒体结构的基本特征是：水平力主要是由一个或多个空间受力的竖向筒体承受。

简体可以由剪力墙组成，也可以由密柱框筒构成。

(一)简体结构的类型有1．筒中筒结构——由中央剪力墙内筒和周边外框筒组成；框筒由密柱(柱距3m)、高梁组成[图10-26(a)]；2．简体—框架结构[图10-26]，亦称框架—核心筒结构，由中央剪力墙核心筒和周边外框架组成；3．框筒结构[图10-26(c)]；4．多重筒结构[图10-26(d)]；5．成束筒结构[图10-26(e)]；6．多筒体结构[图10-26(f)]。

(二)筒体结构的受力性能和工作特点1．简体是空间整截面工作的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁。

框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架(称为腹板框架)起作用，而且垂直于水平方向上的框架(称为翼缘框架)也共同受力。

薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。

2．框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。

理想简体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也是而均匀分布；靠近角柱的柱子轴力大，远离角柱的柱子的轴力小。

这种应力分布不再保持直线规律的现象称为剪力滞后。

由于存在这种剪力滞后现象，所以简体结构不能简单按平面假定进行内力计算。

3．在简体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。

由于这种整体受力的特点，使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且比较经济。

4．当外围柱子间距较大时，则外围柱子形不成框筒，中央剪力墙内筒往往将承受大部分外力产生的剪力和弯矩，外柱只能作为等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在内筒与外柱之间的分配，类似框剪结构。

5．成束筒由若干个筒体并联在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中间加了一框架隔板。

其截面应力分布大体上与整截面简体相似，但出现多波形的剪力滞后现象，这样，它比同样平面的单个框筒受力要均匀一些。

(三)筒体结构布置 1．以方形圆形平面为好。

2．可用对称形的三角形或人字形。

3．外框筒柱的柱距以不大于3．0m为好。

4，矩形平面时，长宽比不宜大于1．5。

5．四角的柱子宜适当加大，一般截面加大2-3倍。

可做成L形，八字形。

6，筒体结构只有在细高的情况下才能近似于竖向悬臂箱形断面梁，发挥其空间整体作用，一般情况下H／B宜大于4。

7．由于框筒是空间整体受力，主要内力沿框架平面内分布，所以，框筒宜采用扁宽矩形柱，柱的边长位于框架平面内。

也可采用一字形柱。