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1、框架、剪力墙、框框架、剪力墙、框-剪剪 结构的对比结构的对比 建筑功能的特点建筑功能的特点 构件类型构件类型 承力体系承力体系 刚度水平刚度水平 基本周期与地震作用基本周期与地震作用 填充墙体对基本周期的影响填充墙体对基本周期的影响 变形特征变形特征 适用高度适用高度 弹性层间位移限值弹性层间位移限值 弹塑性层间位移限值弹塑性层间位移限值 内力分析特点内力分析特点 延性设计内容延性设计内容 构件设计构件设计 建筑功能的特点 框架结构:框架结构:平面空间较大,建筑布置灵活,能较大限度地平面空间较大,建筑布置灵活,能较大限度地 满足使用要求,适用于各类建筑物。柱体露出影响美观与满足使用要求,适用于
2、各类建筑物。柱体露出影响美观与 使用。使用。 剪力墙结构:剪力墙结构:由于墙体间距不能太大,适用于中小开间建由于墙体间距不能太大,适用于中小开间建 筑,如住宅、公寓、旅馆建筑。有时作成局部剪力墙落地筑,如住宅、公寓、旅馆建筑。有时作成局部剪力墙落地 的框支剪力墙结构。的框支剪力墙结构。 框剪结构:框剪结构:吸收两者的长处,既能为建筑平面布置提供较吸收两者的长处,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。可广泛地应用大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。可广泛地应用 于各类房屋建筑。于各类房屋建筑。 构件类型 框架结构:框架结构:柱、梁(一维受力构件),楼板(两维平面外柱、
3、梁(一维受力构件),楼板(两维平面外 受力构件)受力构件) 剪力墙结构:剪力墙结构:墙(两维平面内受力构件)、梁(一维受力墙(两维平面内受力构件)、梁(一维受力 构件),楼板(两维平面外受力构件)构件),楼板(两维平面外受力构件) 框剪结构:框剪结构:柱、墙、梁、楼板柱、墙、梁、楼板 承力体系 框架结构:框架结构:梁、板为竖向荷载的水平传力构件,柱为竖向梁、板为竖向荷载的水平传力构件,柱为竖向 传力构件;柱及梁共同组成抵抗水平力的抗侧力体系。传力构件;柱及梁共同组成抵抗水平力的抗侧力体系。 剪力墙结构:剪力墙结构:梁、板为竖向荷载的水平传力构件,墙为竖梁、板为竖向荷载的水平传力构件,墙为竖 向
4、传力构件;墙及墙肢间连梁共同组成抵抗水平力的抗侧向传力构件;墙及墙肢间连梁共同组成抵抗水平力的抗侧 力体系。力体系。 框剪结构:框剪结构:梁、板为竖向荷载的水平传力构件,柱及墙为梁、板为竖向荷载的水平传力构件,柱及墙为 竖向传力构件;框架与剪力墙共同组成抵抗水平力的抗侧竖向传力构件;框架与剪力墙共同组成抵抗水平力的抗侧 力体系。其中剪力墙是主要的抗侧力构件。力体系。其中剪力墙是主要的抗侧力构件。 刚度水平 框架结构:框架结构:抗侧刚度较弱,在风荷载和地震作用下侧移较抗侧刚度较弱,在风荷载和地震作用下侧移较 大,为避免填充墙体的破坏,需要增大柱梁截面满足位移大,为避免填充墙体的破坏,需要增大柱梁
5、截面满足位移 要求要求 剪力墙结构:剪力墙结构:抗侧刚度较大,为避免结构过刚而引起过大抗侧刚度较大,为避免结构过刚而引起过大 的地震反应,需要控制剪力墙的数量、长度或厚度以及连的地震反应,需要控制剪力墙的数量、长度或厚度以及连 梁高度使之不宜过刚梁高度使之不宜过刚 框剪结构:框剪结构:介于两者之间,控制框架和剪力墙的比率,充介于两者之间,控制框架和剪力墙的比率,充 分发挥框架和剪力墙各自作用(剪力墙不宜过少也不宜过分发挥框架和剪力墙各自作用(剪力墙不宜过少也不宜过 多)。多)。 基本周期与地震作用 周期周期 框架结构:框架结构: T1=0.080.1n,(,(n为结构层数)为结构层数) 剪力墙
6、结构:剪力墙结构: T1=0.05n 框剪结构:框剪结构: T1=0.060.08n g T5 g T )(sT max2 max 45. 0 s1 . 0 max2 )( T Tg max12 )5(2 . 0 g TT s6 填充墙体对基本周期的影填充墙体对基本周期的影 响响 由于填充墙加强了结构的抗侧刚度、由于填充墙加强了结构的抗侧刚度、 使结构实际基本周期小于不考虑填充墙的使结构实际基本周期小于不考虑填充墙的 计算结构周期。所以需对计算周期进行折计算结构周期。所以需对计算周期进行折 减。折减系数:减。折减系数: 框架结构:框架结构: 0.50.7 剪力墙结构:剪力墙结构: 1.0 框剪
7、结构:框剪结构: 0.80.9 变形特征变形特征 框架结构:框架结构:由于层剪切刚度较弱,以剪切变形为主由于层剪切刚度较弱,以剪切变形为主 剪力墙结构:剪力墙结构:以弯曲变形为主。以弯曲变形为主。 框剪结构:框剪结构:介于两者之间,为弯剪型。介于两者之间,为弯剪型。 剪力墙剪力墙 框架框架 框架框架-剪力墙剪力墙 不同结构的变形图不同结构的变形图 H 适用高度 弹性层间位移限值 (避免非结构构件在小震下破坏) 1、在高烈度区,框架结构的层间位移要求成为决定柱梁断面、在高烈度区,框架结构的层间位移要求成为决定柱梁断面 尺寸的关键因素。尺寸的关键因素。 2、剪力墙结构的层间位移要求一般容易满足,设
8、计中主要控、剪力墙结构的层间位移要求一般容易满足,设计中主要控 制墙体不能太多太长,以免地震反应过大且满足经济性。制墙体不能太多太长,以免地震反应过大且满足经济性。 3、框剪结构则需要合理确定剪力墙数量及位置。因剪力墙承、框剪结构则需要合理确定剪力墙数量及位置。因剪力墙承 受大部分剪力而数量有限,需要优化布置,设计工作量大。受大部分剪力而数量有限,需要优化布置,设计工作量大。 弹塑性层间位移限值 (避免结构倒塌) 内力分析特点(简化算法) 框架结构:框架结构:竖向荷载作用下,有条件使用竖向荷载作用下,有条件使用分层法分层法;水平荷载作;水平荷载作 用下,使用用下,使用反弯点法反弯点法和和值法值
9、法。主要运用了。主要运用了结构力学结构力学中等截面中等截面 直杆弯矩的分配、传递等基础知识。直杆弯矩的分配、传递等基础知识。 剪力墙结构:剪力墙结构:因墙体与连梁刚度比较大,墙肢间连梁在竖向荷因墙体与连梁刚度比较大,墙肢间连梁在竖向荷 载作用下可按两端固定支座梁考虑;垂直于墙体的梁可按普通载作用下可按两端固定支座梁考虑;垂直于墙体的梁可按普通 梁计算;水平荷载作用下,根据墙体开洞大小,分别采用梁计算;水平荷载作用下,根据墙体开洞大小,分别采用材料材料 力学力学知识(知识(整体墙及小开口墙整体墙及小开口墙)、连梁连续化后切口处相对位)、连梁连续化后切口处相对位 移为零的移为零的微分方程的求解微分
10、方程的求解(联肢墙联肢墙)以及)以及值法值法(壁式框架壁式框架) 求出整体结构的求出整体结构的刚度、位移及内力刚度、位移及内力。 框剪结构:框剪结构:根据水平位移协调,引入综合框架和综合剪力墙、根据水平位移协调,引入综合框架和综合剪力墙、 综合连梁概念;建立整个结构体系基于综合连梁概念;建立整个结构体系基于弹性地基梁弹性地基梁概念的高阶概念的高阶 微分方程,根据边界条件求解。微分方程,根据边界条件求解。 内力分析特点(简化算法) 框架结构:框架结构:运用了楼板平面内刚度无穷大假定,运用了楼板平面内刚度无穷大假定, 抗侧刚度及内力分析对象为某榀框架平面受力抗侧刚度及内力分析对象为某榀框架平面受力
11、 体系。体系。 剪力墙结构:剪力墙结构:运用了楼板平面内刚度无穷大假运用了楼板平面内刚度无穷大假 定,抗侧刚度及内力分析对象为某榀剪力墙平定,抗侧刚度及内力分析对象为某榀剪力墙平 面受力体系。面受力体系。 框剪结构:框剪结构:运用了楼板平面内刚度无穷大假定,运用了楼板平面内刚度无穷大假定, 抗侧刚度及内力分析对象为整个结构综合等效抗侧刚度及内力分析对象为整个结构综合等效 后的名义剪力墙、框架及连梁。后的名义剪力墙、框架及连梁。 延性设计内容延性设计内容 框架结构:框架结构:结构防倒塌设计的梁铰机制要求(结构防倒塌设计的梁铰机制要求(强柱弱梁、强柱弱梁、 强剪弱弯强剪弱弯)、构件破坏模式的延性要
12、求()、构件破坏模式的延性要求(强剪弱弯强剪弱弯)、保)、保 证节点区的承载力要求(证节点区的承载力要求(强节点区、强锚固)、强节点区、强锚固)、提高和加提高和加 强柱根部及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和其他强柱根部及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和其他 抗震构造措施(抗震构造措施( 局部加强、限制柱轴压比,加强柱箍筋对局部加强、限制柱轴压比,加强柱箍筋对 混凝土的约束、设计内力放大混凝土的约束、设计内力放大) 剪力墙结构:剪力墙结构:结构耗能设计的梁铰机制要求(结构耗能设计的梁铰机制要求(强墙弱梁、强墙弱梁、 强剪弱弯强剪弱弯)、构件破坏模式的延性要求()、构件破坏模式的延性要求(强剪弱弯强剪弱弯)、保)、保 证连梁证连梁-墙肢的承载力要求(墙肢的承载力要求(强锚固)、强锚固)、提高和加强底部墙提高和加强底部墙 体等受力不利部位的承载力和其他抗震构造措施(体等受力不利部位的承载力和其他抗震构造措施( 设置约设置约 束边缘构件、限制墙体轴压比、设计内力放大束边缘构件、限制墙体轴压比、设计内力放大) 框剪结构:框剪结构:结合两者的延性设计内容。结合两者的延性设计内容。 主要构件设计主要构件设计 框架结构:框架结构:柱(偏压、偏拉设计,斜截面抗剪设计)、柱(偏压、偏拉设计,
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