《框架-剪力墙结构设计》课件

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-起源1二十世纪初期出现推广2高层建筑广泛应用完善3地震区启发改进发展4抗震性能不断优化何为框架剪力墙结构体系-结构定义协同机制竖向承重与侧向抵抗系统组合墙体提供侧向刚度建筑物骨架与抗侧力墙体联合工作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商业办公公共建筑20-40层最为常见灵活空间与稳定性平衡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交错布置平行于建筑主轴提高整体稳定性单排/多排核心筒布置根据建筑功能选择围绕电梯井布置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基础传递内部传递柱与墙将力传至基础荷载作用梁将力传至柱与墙基础分散应力至地基垂直荷载经楼板传至梁剪力墙吸收大部分侧向力水平荷载作用于墙体表面剪力墙开窗、开洞影响分析抗剪能力减弱处理方式墙体有效截面减小开洞周边加强配筋应力集中易导致裂缝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边缘构件刚度比例平面布置一般不小于200mm增加抗弯承载力墙占总刚度65%-85%双向刚度均衡结构计算模型建立几何建模材料定义确定结构主要尺寸输入材料参数边界条件荷载施加设置约束与连接定义各类作用力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.

31.5恒载分项系数活载分项系数永久作用放大比例可变作用安全系数

1.4风荷载系数风力作用放大系数楼层剪力分配剪力墙承载力计算轴压比计算剪应力验算轴压比=N/fc×Aτ=V/b×h0高层宜控制在

0.5以下τ不应超过设计限值N为轴力设计值V为剪力设计值fc为混凝土强度设计值b为墙厚A为剪力墙截面面积h0为有效高度框架梁柱截面设计材料选择柱截面尺寸框架柱C30-C50受力柱最小500×500框架梁C25-C40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边缘构件钢筋水平钢筋ϕ8@200主筋8-12根ϕ16-25竖向钢筋ϕ10@200箍筋ϕ8-10@100双层网片布置体积配箍率≥

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墙柱连接墙基连接贯通钢筋锚固处理密集箍筋防止脆性破坏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普通配筋连梁钢桁架连梁高度不大于跨度时采用高跨比小于

0.5时使用大开间连接处使用剪力墙局部受力分析集中力作用区局部开洞处理重型设备支座下方管线穿墙洞口加密配筋网格周边设暗梁暗柱设置局部加强肋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抗倾覆能力位移控制水平力矩/抗倾覆力矩重力提供稳定性保障顶部位移/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/连廊设计转换层处理柔性连接减少应力集中增大梁截面承担集中力伸缩缝保留独立变形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钢支撑加固基础隔震粘滞阻尼器吸收能量提供额外侧向刚度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材料强度增加

一、二级抗震构造措施混凝土强度提高一级配筋加强延性设计边缘构件配筋率≥

1.5%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密封材料填充加强网布抹灰层内增设网格布施工工艺影响设计模板支设混凝土浇筑1精度影响墙体质量振捣密实度要求高2预留洞口钢筋绑扎管线综合优化布置保护层控制严格典型工程案例一项目概况设计参数40层住宅楼混凝土强度C40高度136米剪力墙厚度250mm框剪结构体系刚度比例墙占75%8度抗震设防基本周期

3.6秒案例工程的布置与效果展示剪力墙核心筒+外框架布置双向刚度均衡设计顶部消能装置减小风振典型工程案例二284商业楼层转换层框架-剪力墙结构钢筋混凝土巨型梁12挑空区域特殊加强构造技术在剪力墙结构设计中的应用BIM三维实体建模钢筋碰撞检查施工模拟精确表达结构构件消除施工障碍优化建造流程结构验算与审查要点承载力验算轴压比、抗剪、抗弯能力极限状态安全储备变形验算层间位移角控制整体变形限值稳定性验算整体抗倾覆能力局部构件稳定性结构施工图的编制常见设计差错及避免建议1剪力墙错位2开洞过大上下层墙体中心线应对齐控制洞口尺寸小于1/3墙长3受力路径不畅4构造不合理确保水平力传递连续性避免应力集中区域薄弱设计优化与结构经济性优化墙厚混凝土强度上部楼层墙厚减小按需分层选用强度2造价控制布局优化标准化设计减少特殊处理少墙多柱提高空间利用新型剪力墙结构创新高性能混凝土应用预应力剪力墙钢-混组合墙C60-C80提高承载力减小墙体厚度与开裂提高延性与抗震性能绿色建筑与框架剪力墙结合-节能设计环保材料施工工艺墙体保温一体化再生骨料混凝土装配式减少现场湿作业减少热桥现象低碳排放新型材料降低资源消耗现行规范解读及要点总结GB50010GB50011JGJ3混凝土结构设计规范建筑抗震设计规范高层建筑混凝土结构规程构件设计与构造抗震等级划分高层特殊要求材料安全系数特殊抗震措施稳定性验算未来发展趋势展望装配式发展预制剪力墙推广应用智能设计参数化自动优化数字孪生建筑全生命周期管理健康监测实时结构安全评估课程小结与心得工程应用融会贯通理论知识实践设计掌握规范要点计算分析理解内力分布规律基础知识4结构体系概念明确交流与答疑常见问题设计难点集中解析案例分享实际工程经验交流讨论互动学员提问与解答资料推荐深入学习参考书目。