1、第六章 框架剪力墻結構設計16.1框架剪力墻結構概念設計6.1.1結構變形、受力特點框架剪力墻結構純框架體系+純剪力墻體系水平荷載作用下變形特點：純框架結構底部層間位移較大，頂部層間位移較小，屬于剪切型；純剪力墻結構底部層間位移較小，而頂部層間位移較大，屬于彎曲型。由于樓板平面內剛度為無限大，任意高度剪力墻與框架的側移相同，在框架與剪力墻共同作用時，框架-剪力墻變形為彎剪型 26.1框架剪力墻結構概念設計6.1.1框架剪力墻結構受力特點：根據變形特點，在框架與剪力墻共同作用時，任意高度剪力墻與框架的側移相同，則在底部剪力墻對框架起支撐作用，頂部框架對剪力墻起支撐作用。由于剪力墻具有較大的抗側移

2、剛度，剪力墻承擔60%-80%的水平荷載，其余由框架結構來承擔，具有多道防線的作用。36.1.2框架剪力墻結構方案的選定1. 框架剪力墻結構布置 結構平面布置 結構豎向布置 樓蓋結構布置結構布置的一般原則，同前面的內容；框-剪結構還應遵循以下的特殊要求：41. 框架剪力墻結構布置（1）樓蓋結構 50米，應采用現澆樓蓋結構 50米 8、9度宜采用現澆樓蓋結構 6、7度可采用裝配整體式樓蓋結構，樓蓋每層宜設置鋼筋混凝土現澆層。現澆層厚度混凝土強度等級雙向鋼筋網預制板板縫寬度50204068150200宜4051. 框架剪力墻結構布置（）框架-剪力墻是以其整體方式承擔外荷載和作用，故框架和剪力墻的布

3、置方式靈活 框架與剪力墻（單片墻、聯肢墻或較小井筒）分開布置； 在框架結構的若干跨內嵌入剪力墻（帶邊框剪力墻）； 在單片抗側力結構內連續分別布置框架和剪力墻； 上述兩種或三種形式的混合61. 框架剪力墻結構布置（）設計成雙向抗側力體系，并使結構各主軸方向的側向剛度接近（）除個別節點外不應采用鉸接，梁與柱、柱與剪力墻的中線宜重合7（）框架剪力墻結構中剪力墻布置須滿足:8剪力墻周邊均勻布置，樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻的間距不宜過大。平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部位的端部附近布置剪力墻。縱、橫剪力墻宜組成形、形、I形和形等形式。剪力墻宜貫通建筑物的全高，宜避免剛度突變；剪力

4、墻開洞時，洞口宜上下對齊。樓、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側力結構結合布置。單片剪力墻底部承擔的水平剪力不宜超過結構底部總水平剪力的40 ； 91. 框架剪力墻結構布置（）長矩形平面或平面有一部分較長的建筑中，為保證樓板平面剛度的無窮大 橫向剪力墻沿長方向的間距宜滿足附表8.9的要求，當這些剪力墻之間的樓蓋有較大開洞時，剪力墻的間距應適當減小10注： 1 表中B為樓面寬度，單位為m； 2 裝配整體式樓蓋的現澆層應符合有關規定； 3 現澆層厚度大于60mm的疊合樓板可作為現澆板考慮。 表6.1 剪力墻最大間距（m） 樓蓋形式非抗震設計（取較小值）抗震設防烈度6度、7度（取較小值）8度（取較小值）

5、9度（取較小值）現澆5.0B，604.0B，503.0B，402.0B，30裝配整體3.5B，503.0B，402.5B，30111. 框架剪力墻結構布置 縱向剪力墻不宜集中布置在房屋的兩盡端。剪力墻對樓蓋兩端有約束作用，混凝土收縮和溫度變化時易使樓蓋中部出現裂縫 （體系裂縫）121. 框架剪力墻結構布置. 板柱-剪力墻結構的布置應符合（樓蓋無梁，節點薄弱）（1） 應布置成雙向抗側力體系，兩主軸方向均應設置剪力墻 （2） 抗震設計時，房屋的周邊應設置框架梁，房屋的頂層及地下一層頂板宜采用梁板結構（3） 有樓梯間、電梯間等較大開洞時，洞口周圍宜設置框架梁或邊梁 13（4）無梁板可根據承載力和變形

6、要求采用無柱帽（柱托）板或有柱帽（柱托）板形式。柱托板的長度和厚度應按計算確定，且每方向長度不宜小于板跨度的1/6，其厚度不宜小于板厚度的1/4。7 度時宜采用有柱托板，8 度時應采用有柱托板，此時托板每方向長度尚不宜小于同方向柱截面寬度和4 倍板厚之和，托板總厚度尚不應小于柱縱向鋼筋直徑的16 倍。當無柱托板且無梁板抗沖切承載力不足時，可采用型鋼剪力架（鍵），此時板的厚度并不應小于200mm；142. 剪力墻合理數量 剪力墻布置數量的多少直接影響到結構的安全性和經濟性： 安全性：當剪力墻布置數量較少時，水平荷載仍主要由框架承擔，結構剛度小 ，側移不滿足規范要求，未能充分發揮剪力墻抵抗水平力的

7、能力，地震時結構容易造成破壞； 經濟性：當剪力墻布置數量較多時，結構總側移剛度加大，結構自震周期縮短，易與場地卓越周期接近，引起共振；同時結構總重量增加，地震力增加，增大了結構內力，造成結構破壞。剪力墻的合理數量，可在三個階段分別控制：方案階段、初估尺寸階段、計算復核階段。15 2. 剪力墻合理數量（） 方案階段間距符合附表8.9，能保證樓面剛度無限大 一般及30左右為保證結構的延性，應設計成細高剪力墻，大于，破壞時為彎曲破壞若不滿足，設洞口，洞口連梁用弱連梁 墻肢長度不宜大于16 2. 剪力墻合理數量（2）初估尺寸階段 . 剪力墻截面面積、柱截面面積、樓面面積； 2 .表中數值是縱橫兩方面的

8、總量，應使兩個方向的剪力墻數量接近； 3.高度較大的框架剪力墻結構，宜取表中的上限值。 表6.1底層構件截面積與樓面面積之比設計條件構件截面面積與樓面面積之比（+）剪力墻截面面積與樓面面積之比度，類土0.030.050.020.03度，類土0.040.060.030.04172. 剪力墻合理數量（3）計算復核階段 考慮填充墻的影響自振周期 不考慮填充墻的影響自振周期 182.剪力墻合理數量 軸壓比 （保證框架柱和剪力墻的延性） 表6.3 柱軸壓比限值 對于類場地上較高的高層建筑，其軸壓比限值應適當減小 結構類型抗震等級一二三框架0.70.800.90板柱-剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒、筒

9、中筒0.750.850.95部分框支剪力墻0.600.7019柱軸壓比限值（附注）1.柱軸壓比指考慮地震作用組合的軸壓力設計值與柱全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的比值 2. 適用于C60以下的柱 C65C70時，降低0.05 C75C80時，降低0.10 20柱軸壓比限值（附注）3.適用于剪跨比2的柱 1.52.0 減小0.05 1.5時 軸壓比限值應專門研究并采取特殊構造措施 21柱軸壓比限值（附注）4. 當沿柱全高采用井字復合箍，箍筋間距不大于100mm、肢距不大于200mm、直徑不小于12mm時，柱軸壓比限值可增加0.10；當沿柱全高采用復合螺旋箍，箍筋螺距不大于100mm。肢

10、距不大于200mm、直徑不小于12mm時，柱軸壓比限值可增加0.10；當沿柱全高采用連續復合螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直徑不小于10mm時，軸壓比限值可增加0.10。以上三種配箍類別的含箍特征值應按增大的軸壓比確定； 22柱軸壓比限值（附注）5. 當柱截面中部設置由附加縱向鋼筋形成的芯柱，且附加縱向鋼筋的截面面積不小于柱截面面積的0.8時，柱軸壓比限值可增加0.05。當本項措施與注4的措施共同采用時，柱軸壓比限值可比表中數值增加0.15，但箍筋的配箍特征值仍可按軸壓比增加0.10的要求確定； 23柱軸壓比限值（附注）6. 附注第4、5兩款之措施，也適用于框支柱 7.

11、柱軸壓比限值不應大于1.05242. 剪力墻合理數量 表6.4 剪力墻軸壓比限值對剪力墻指重力荷載代表值作用下剪力墻墻肢的軸向壓力設計值（名義軸壓比）軸壓比一級（9度）一級（7、8度）二級N/fcA0.40.50.6252. 剪力墻合理數量 結構側移限制層間最大位移與層高之比側移大小是結構剛度的反應，也是對構件截面大小、剛度大小的相對指標26高層建筑結構水平位移限值1. 高度不大于150m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u/h不宜大于表3.5的限值 表3.5 樓層層間最大位移與層高之比的限值 結構類型u/h限值框架1/550框架-剪力墻、框架-核心筒、板柱、剪力墻1/800筒中筒、剪力

12、墻1/1000 框支層1/100027 2. 高度等于或大于250m的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u/h不宜大于1500;3. 高度在150250m之間的高層建筑，其樓層層間最大位移與層高之比u/h的限值按本條第1款和第2款的限值線性插入取用。 如果結構的層間位移不滿足上述要求，則說明剪力墻布置的數量不足，層間位移較小時，說明剪力墻布置數量太多，應重新調整。28 剪力墻的合理數量還可根據框架-剪力墻的結構剛度特征值來（）判斷：結構剛度特征值，與總框架抗推剛度、總連梁的約束剛度和剪力墻的抗彎剛度有關。接近0時，剪力墻布置較多，6時，剪力墻布置偏少，=1.5-2.0時，剪力墻數量合理。2

13、. 剪力墻合理數量29 剪力墻的合理數量還可根據地震力（結構底部總剪力）來判斷：在正常設計條件（截面尺寸、結構體系、軸線尺寸等）下：8度、類場地：7度、類場地：2. 剪力墻合理數量303. 剪力墻最小厚度 保證出平面的剛度和穩定性，剪力墻的截面厚度應符合下列要求：1 應符合本規程附錄D 的墻體穩定驗算要求；2 一、二級剪力墻，底部加強部位不應小于200mm，其他部位不應小于160mm；無端柱或翼墻的一字形獨立剪力墻，底部加強部位不應小于220mm，其他部位不應小于180mm；3 三、四級剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于160mm，其他部位不應小于160mm；無端柱或無翼墻的一字形獨立剪力

14、墻，底部加強部位截面厚度不應小于180mm，其他部位不應小于160mm；4 非抗震設計的剪力墻的截面厚度不應小于160mm；5 剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小，但不宜小于160mm。313. 剪力墻最小厚度 保證出平面的剛度和穩定性剪力墻的最小厚度一、二級抗震等級三、四級抗震等級非抗震無端柱或翼墻的一字形剪力墻其他截面剪力墻底部加強部位1/12（層高）2001/16（層高或剪力墻無支長度）2001/20（層高或剪力墻無支長度）1601/25（層高或剪力墻無支長度）160其他部位1/15（層高）1801/20（層高或剪力墻無支長度）1601/25（層高或剪力墻無支長度）

15、160323. 剪力墻最小厚度剪力墻無支長度 沿剪力墻長度方向沒有平面外橫向支承墻的長度當墻厚不能滿足上述要求時，應按高層建筑混凝土結構技術規程附錄D計算墻體的穩定 剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小，但不宜小于160mm 336.1.3構件截面尺寸估算、材料強度等級選定 抗震設計的框架-剪力墻結構，應根據在規定的水平力作用下結構底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩的比值，確定相應的設計方法，并應符合下列要求：1 框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結構總地震傾覆力矩的10%時，按剪力墻結構設計，其中的框架部分應按框架-剪力墻結構的框架進行設計；2 當框架部分承

16、受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時，按本章框架-剪力墻結構的規定進行設計；343 當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%但不大于80%時，按框架-剪力墻結構設計，其最大適用高度可比框架結構適當增加，框架部分的抗震等級和軸壓比限值宜按框架結構的規定采用；4 當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的80%時，按框架-剪力墻結構設計，但其最大適用高度宜按框架結構采用，框架部分的抗震等級和軸壓比限值應按框架結構的規定采用。356.1.3構件截面尺寸估算、材料強度等級選定 1. 構件截面尺寸估算（）梁 剛度 避免短梁 200 截面高寬比一般取扁

17、梁，除驗算正截面和斜截面承載力外，還須滿足剛度和裂縫的相應要求。36（）柱 柱子截面由軸壓比限值估算柱子的最小尺寸：非抗震250抗震400，圓柱直徑450柱截面高寬比，剪跨比 37（3） 節點節點不應采用鉸接梁、柱中心線宜重合，如偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可采取增設梁的水平加腋等措施 38節點水平加腋的構造要求厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜滿足下列要求： 39式中bx梁水平加腋寬度 lx梁水平加腋長度 bb梁截面寬度bc沿偏心方向柱截面寬度 x非加腋側梁邊到柱邊的距離402. 材料強度等級選定 最低要求：現澆框架梁、柱、節點 按一級抗震等級設計時 C30 按二四級和非抗震設計時 C20

18、 最高限制： 現澆框架梁 C40 框架柱 9度 C60 8度 C70 剪力墻結構混凝土強度等級不應低于C20；帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結構的混凝土強度等級不應低于C25 416.1.4 框架剪力墻結構設計計算步驟結構平面布置 雙向布置剪力墻 剪力墻數量 位置 厚度及間距初估截面尺寸（梁 柱 剪力墻） 選定材料強度等級結構計算模型 結構內力計算 復核側移內力組合 構件截面設計滿足構造要求 鋼筋錨固 搭接 箍筋加密 剪力墻加強部位鋼筋構造426.2 框架剪力墻結構內力和位移的簡化近似計算 單元矩陣位移法（有限元法)計算機計算近似法 手算 兩種方法假定相同，目標相同（結構共同工作后，框架與剪力墻

19、之間的剪力分配）不同點：機算將剪力墻簡化為桿件或帶剛域的平面壁式框架，考慮桿件的軸向、剪切、彎曲的變形影響，用位移法求解；手算將框剪結構看作總框架、總剪力墻、總連梁體系，用力法來求解。436.2.1 計算簡圖總剪力墻 （抗彎剛度相等）總框架（抗側移剛度相等） 鉸接體系 總剪力墻與總框架之間通過剛性樓板聯系，只傳遞軸力，剛性樓板平面外剛度為零，對各平面結構無約束彎矩； 剛接體系 總剪力墻與總框架之間通過連梁（與剪力墻相連的梁）聯系，連梁對各平面結構有約束彎矩；（當連梁的尺寸較小時，對墻肢的約束很弱，也可視為鉸接體） 剛節點數目：所有連梁與剪力墻剛接端之和44456.2.2水平荷載作用下框架剪力墻

20、結構內力和位移計算基本假定：（） 樓板在平面內剛度無限大，平面外剛度為零；（） 不計扭轉；外力合力作用線通過結構抗側移剛度中心，如不通過，按純平動和純扭轉計算，然后疊加。（） 框架和剪力墻沿高度方向無變化（剛度特征值為常數），有變化，取加權平均值計算。461. 鉸接體系的內力和位移計算將連桿連續化，切開連桿，其分布力為4748495051懸臂剪力墻內力和變形的關系 （6.4） （6.5） （6.6）總剪力墻的抗彎剛度：52總框架剪力與抗側剛度的關系 （6.10） （6.11）53總框架的抗側（推）剛度CF抗側（推）剛度-產生單位層間變形角所需的推力。54抗側（推）剛度CF的修正當框架高度大于5

21、0或時，考慮到柱軸向變形對框架側移的影響，用修正后的抗側（推）剛度M只考慮梁柱彎矩變形框架的頂點側移N只考慮框架柱軸向變形框架的頂點側移55將式（6.11）代入式（6.6）：56令： （6.12） （6.13）四階非齊次常系數線性微分方程 57 為方程的特解，由荷載形式 確定 由邊界條件確定 58邊界條件：（）在結構頂部,1.0，0，故有：（） 在結構頂部，1.0，有：（） 在結構底部，0，轉角為0（） 在結構底部，0，位移為059均布荷載下的特定系數： 60位移計算公式：倒三角形水平荷載 均布水平荷載 頂部集中荷載 61已知：y() 可以求出： MW () 二階導數 V W () 三階導數

22、VF () CF*一階導數 如公式 (6.20) (6.22)62用彎矩系數、剪力系數、位移系數來表示：632.剛接體系的內力和位移計算 與鉸接體系的區別：聯系總剪力墻和總框架的連桿（連梁）對剪力墻墻肢有無約束彎矩作用。鉸接體系中，連梁只承受軸力，且無軸向變形；剛接體系中，連梁除承受軸力外，還承受剪力，此剪力對墻肢產生約束彎矩。6465666768剛域的取值6970連桿對剪力墻墻肢的約束彎矩系數m(x)的計算：71對一端有剛域的連桿，桿端約束彎矩系數為：連梁剪切變形影響系數，不考慮剪切變形時為072發生轉角為時所需要的桿端約束彎矩 連續化，得在高度處第個梁端單位高度上約束彎矩 mab代表m12

23、或m2173當一層有個剛性結點時，連梁總約束彎矩為 當各層mab不同時，取加權平均值計算74懸臂剪力墻內力和變形的關系 （6.27） （6.6）75總框架剪力與抗側剛度的關系 （6.28）76將式（6.28）代入式（6.27）：77令： （6.30） （6.31） 78比較剛接體系與鉸接體系，微分方程形式完全相同，四個邊界條件相同，故兩者的解相同不同點有二：1.框架剪力墻結構的剛度特征值計算公式不同2.水平剪力的計算公式不同 79 鉸接體系中圖表查得的剪力墻剪力 鉸接體系中圖表查得的框架剪力 框架廣義剪力 80剛接體系內力計算步驟： （）由體系的及查表求得、VW (2)計算框架廣義剪力 （3）

24、計算總框架的總剪力和連梁的總約束彎矩(單位長度)81（4）總剪力墻的剪力823. 構件內力計算（1）剪力墻的內力（將總剪力墻的總彎矩、總剪力按剛度分配到各片剪力墻上） 第層的墻肢總數 83（2）框架梁、柱的內力（將總框架的總剪力按剛度分配到各柱上）第層柱的總數 84（3）剛接體系連梁的彎矩和剪力 hj 、hj+1分別代表第層、第+1層的層高 ;Mjiab表示第層第個剛接點連梁對剪力墻中心處的彎矩 ;85連梁彎矩設計值為：8687連梁剪力設計值為： 88地震作用下連梁剛度的調整連梁剛度折減系數h：以上計算方法均為彈性計算，連梁彎矩較大，實際受力時，連梁很快出現裂縫，進入彈塑性變形狀態，彎矩變小。

25、所以應對連梁剛度折減，其值不小于0.5，通常取0.7，有利于改變結構的延性。89地震作用下框架剪力的調整調整原因：1。計算假設樓板無限剛性，實際上是有限值，樓板變形時，剪力墻受力變小，框架受力增大；2。地震作用時，剪力墻承受較大水平力，首先開裂，剛度減小，承受的水平荷載，通過樓板或連梁傳遞給框架，框架受力增大。所以應對框架的剪力進行調整90地震作用下框架剪力的調整(保證框架具有一定的抗側力能力，能起到第二道防線的作用）當 框架總剪力不必調整 當 框架總剪力取： 較小值91地震作用下框架剪力的調整 對應于地震作用標準值且未經調整的各層（或某一段內各層）框架承擔的地震總剪力； 對框架柱數量從下至上

26、基本不變的規則建筑，應取對應于地震作用標準值的結構底部總剪力； 對框架柱數量從下至上分段有規律變化的結構，應取每段最下一層結構對應于地震作用標準值的總剪力； 92 對框架柱數量從下至上基本不變的規則建筑，應取對應于地震作用標準值且未經調整的各層框架承擔的地震總剪力中的最大值； 對框架柱數量從下至上分段有規律變化的結構，應取每段中對應于地震作用標準值且未經調整的各層框架承擔的地震總剪力中的最大值。 93 按調整前、后總剪力的比值調整每根框架柱和與之相連的框架梁的剪力及端部彎距標準值 框架柱的軸力標準值可不予調整945.剛度特征值對框架剪力墻結構內力和位移特征的影響 框架剛度較大而剪力墻剛度較小時

27、，較大，接近于框架結構，反之，接近與剪力墻結構，所以剛度特征值對側移、荷載分配、剪力分配均有影響95對側移的影響96對剪力分配的影響：值很小時，剪力墻承受大部分剪力， 值很大時，框架承受大部分剪力最佳控制值為=1.5-2.0，這時框架只承擔20%左右的剪力，合理。不同樓層，剪力分配不同，下部剪力墻大部分剪力，框架剪力為0，頂部剪力墻剪力出現負值，實際受并非如此，計算方法導致97對荷載分配的影響986.4框架剪力墻結構截面設計及構造框架-剪力墻結構的截面設計及構造要求均同純框架結構和純剪力墻結構，但還應滿足以下要求：1. 框架-剪力墻結構、板柱-剪力墻結構中，剪力墻豎向和水平分布鋼筋的配筋率W 抗震設計時W0.25 非抗震設計時W0.20 并應至少雙排布置 拉筋至少6 600（一般剪力墻結構： 一、二、三級 W0.25 四級、非抗震設計 W0.20）992. 帶邊框剪力墻結構的構造1） 帶邊框剪力墻的截面厚度： 抗震設計時，一、二級剪力墻的底部加強部位200mm，且層高的1/16其他情況160mm，且層高的1/20 當剪力墻截面厚度不滿足要求時，應計算墻體穩定。 1002） 剪力墻的水平鋼筋應全部錨入邊框柱內，錨