《框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計》課件

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)課程探索建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計核心掌握框架與剪力墻協(xié)同作用原理框架-剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程1起源二十世紀(jì)初期出現(xiàn)2推廣高層建筑廣泛應(yīng)用3完善地震區(qū)啟發(fā)改進(jìn)4發(fā)展抗震性能不斷優(yōu)化何為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)定義豎向承重與側(cè)向抵抗系統(tǒng)組合建筑物骨架與抗側(cè)力墻體聯(lián)合工作協(xié)同機制墻體提供側(cè)向剛度柱梁形成開放空間共同抵抗地震與風(fēng)荷載適用范圍與工程實例高層住宅20-40層最為常見商業(yè)辦公靈活空間與穩(wěn)定性平衡公共建筑大空間與抗震結(jié)合結(jié)構(gòu)體系組成整體結(jié)構(gòu)框架與剪力墻協(xié)同工作剪力墻系統(tǒng)主要抵抗水平力框架系統(tǒng)梁柱主要承擔(dān)重力剪力墻分類垂直布置平行于建筑主軸交錯布置提高整體穩(wěn)定性核心筒布置圍繞電梯井布置單排/多排根據(jù)建筑功能選擇框架與剪力墻的受力特征框架承重主要承受豎向荷載側(cè)向力傳遞框架到剪力墻傳力剪力墻抵抗抵抗風(fēng)荷載地震力抵抗共同承擔(dān)地震作用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點整體剛度大抗震性能好平面布置靈活適應(yīng)性強缺點自重較大設(shè)計計算復(fù)雜施工要求高空間限制大結(jié)構(gòu)傳力路徑解析荷載作用垂直荷載經(jīng)樓板傳至梁水平荷載作用于墻體表面內(nèi)部傳遞梁將力傳至柱與墻剪力墻吸收大部分側(cè)向力基礎(chǔ)傳遞柱與墻將力傳至基礎(chǔ)基礎(chǔ)分散應(yīng)力至地基剪力墻開窗、開洞影響分析抗剪能力減弱墻體有效截面減小應(yīng)力集中易導(dǎo)致裂縫處理方式開洞周邊加強配筋合理布置開洞位置計算影響剪切剛度降低結(jié)構(gòu)周期延長剪力墻與框架協(xié)同工作機制剪力墻承擔(dān)比例框架承擔(dān)比例結(jié)構(gòu)布置原則剪力墻對稱布置提高穩(wěn)定性墻肢適當(dāng)長度控制變形避免結(jié)構(gòu)偏心減小扭轉(zhuǎn)剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)值分析方法等效連梁法簡化分析常用方法有限元分析精確模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)實用設(shè)計法工程實踐簡化計算剪力墻的布置與剛度比控制墻肢寬度一般不小于200mm邊緣構(gòu)件增加抗彎承載力剛度比例墻占總剛度65%-85%平面布置雙向剛度均衡結(jié)構(gòu)計算模型建立幾何建模確定結(jié)構(gòu)主要尺寸材料定義輸入材料參數(shù)荷載施加定義各類作用力邊界條件設(shè)置約束與連接一階剪力墻結(jié)構(gòu)簡化分析層數(shù)剪力彎矩位移頂層最小最小最大中間層逐漸增加逐漸增加逐漸減小底層最大最大最小剪力墻結(jié)構(gòu)彈性計算1.3恒載分項系數(shù)永久作用放大比例1.5活載分項系數(shù)可變作用安全系數(shù)1.4風(fēng)荷載系數(shù)風(fēng)力作用放大系數(shù)樓層剪力分配框架承擔(dān)剪力剪力墻承擔(dān)剪力剪力墻承載力計算軸壓比計算軸壓比=N/(fc×A)高層宜控制在0.5以下N為軸力設(shè)計值fc為混凝土強度設(shè)計值A(chǔ)為剪力墻截面面積剪應(yīng)力驗算τ=V/(b×h0)τ不應(yīng)超過設(shè)計限值V為剪力設(shè)計值b為墻厚h0為有效高度框架梁柱截面設(shè)計材料選擇框架柱C30-C50框架梁C25-C40柱截面尺寸受力柱最小500×500高度越高截面越大梁截面尺寸跨高比控制1/10-1/12寬度不小于200mm剪力墻肢截面設(shè)計要點邊緣構(gòu)件寬度不小于兩倍墻厚高層剪力墻厚度不小于200mm墻高厚比控制在20-25剪力墻配筋要求分布鋼筋水平鋼筋：?8@200豎向鋼筋：?10@200雙層網(wǎng)片布置邊緣構(gòu)件鋼筋主筋：8-12根?16-25箍筋：?8-10@100體積配箍率≥1.0%剪力墻構(gòu)件受力性能提升措施1疊加邊框增強墻肢端部承載力2添加翼墻提高整體抗彎剛度3限制墻長控制單墻長細(xì)比例4優(yōu)化開口合理布置門窗位置構(gòu)造連接與節(jié)點設(shè)計墻梁連接貫通鋼筋錨固處理墻柱連接密集箍筋防止脆性破壞墻基連接豎向鋼筋延伸入基礎(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)計要點地基選擇根據(jù)土質(zhì)條件確定基礎(chǔ)類型筏板、樁基常用墻基連接鋼筋錨固長度充分防水處理地下室外墻特殊構(gòu)造抗震設(shè)計基本原則生命安全保障人員安全撤離結(jié)構(gòu)安全防止整體倒塌良好延性確保塑性變形能力適當(dāng)剛度控制層間位移角剪力墻高位連接梁設(shè)計斜筋連梁高度不大于跨度時采用普通配筋連梁高跨比小于0.5時使用鋼桁架連梁大開間連接處使用剪力墻局部受力分析集中力作用區(qū)重型設(shè)備支座下方加密配筋網(wǎng)格設(shè)置局部加強肋局部開洞處理管線穿墻洞口周邊設(shè)暗梁暗柱加強型鋼圍邊框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點總結(jié)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析穩(wěn)定系數(shù)水平力矩/抗傾覆力矩抗傾覆能力重力提供穩(wěn)定性保障位移控制頂部位移/總高≤1/500周期要求基本周期應(yīng)適中多塔/多單元剪力墻體系處理連廊設(shè)計柔性連接減少應(yīng)力集中伸縮縫保留獨立變形轉(zhuǎn)換層處理增大梁截面承擔(dān)集中力轉(zhuǎn)換層加強抗剪設(shè)計基礎(chǔ)協(xié)調(diào)考慮不均勻沉降影響整體穩(wěn)定性驗算材料選擇及應(yīng)用現(xiàn)澆混凝土靈活性好預(yù)制裝配式節(jié)約工期HRB400鋼筋延性好高性能混凝土提高強度結(jié)構(gòu)體系抗震性能提升消能減震裝置粘滯阻尼器吸收能量鋼支撐加固提供額外側(cè)向剛度基礎(chǔ)隔震減小地震力傳遞高烈度區(qū)剪力墻設(shè)計注意事項抗震等級提高一、二級抗震構(gòu)造措施材料強度增加混凝土強度提高一級配筋加強邊緣構(gòu)件配筋率≥1.5%延性設(shè)計箍筋間距減小50%外墻防滲、防裂構(gòu)造防滲層設(shè)置內(nèi)外多道防水屏障變形縫處理彈性密封材料填充加強網(wǎng)布抹灰層內(nèi)增設(shè)網(wǎng)格布施工工藝影響設(shè)計模板支設(shè)精度影響墻體質(zhì)量1混凝土澆筑振搗密實度要求高2鋼筋綁扎保護層控制嚴(yán)格預(yù)留洞口管線綜合優(yōu)化布置典型工程案例一項目概況40層住宅樓高度136米框剪結(jié)構(gòu)體系8度抗震設(shè)防設(shè)計參數(shù)混凝土強度C40剪力墻厚度250mm剛度比例墻占75%基本周期3.6秒案例工程的布置與效果展示剪力墻核心筒+外框架布置雙向剛度均衡設(shè)計頂部消能裝置減小風(fēng)振典型工程案例二28商業(yè)樓層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)4轉(zhuǎn)換層鋼筋混凝土巨型梁12挑空區(qū)域特殊加強構(gòu)造BIM技術(shù)在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用三維實體建模精確表達(dá)結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋碰撞檢查消除施工障礙施工模擬優(yōu)化建造流程結(jié)構(gòu)驗算與審查要點承載力驗算軸壓比、抗剪、抗彎能力極限狀態(tài)安全儲備變形驗算層間位移角控制整體變形限值穩(wěn)定性驗算整體抗傾覆能力局部構(gòu)件穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)施工圖的編制平面布置圖剪力墻詳圖框架詳圖節(jié)點詳圖基礎(chǔ)詳圖常見設(shè)計差錯及避免建議1剪力墻錯位上下層墻體中心線應(yīng)對齊2開洞過大控制洞口尺寸小于1/3墻長3受力路徑不暢確保水平力傳遞連續(xù)性4構(gòu)造不合理避免應(yīng)力集中區(qū)域薄弱設(shè)計優(yōu)化與結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性優(yōu)化墻厚上部樓層墻厚減小混凝土強度按需分層選用強度2布局優(yōu)化少墻多柱提高空間利用造價控制標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計減少特殊處理新型剪力墻結(jié)構(gòu)創(chuàng)新高性能混凝土應(yīng)用C60-C80提高承載力預(yù)應(yīng)力剪力墻減小墻體厚度與開裂鋼-混組合墻提高延性與抗震性能綠色建筑與框架-剪力墻結(jié)合節(jié)能設(shè)計墻體保溫一體化減少熱橋現(xiàn)象環(huán)保材料再生骨料混凝土低碳排放新型材料施工工藝裝配式減少現(xiàn)場濕作業(yè)降低資源消耗現(xiàn)行規(guī)范解讀及要點總結(jié)GB50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范構(gòu)件設(shè)計與構(gòu)造材料安全系數(shù)GB50011建筑抗震設(shè)計規(guī)范抗震等級劃分特殊抗震措施JGJ3高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)程高層特殊要求穩(wěn)定性驗算未來發(fā)展趨勢展望裝配式發(fā)展預(yù)制剪力墻推廣應(yīng)用智能