剪力墙结构体系.ppt
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1、第四章 剪力墙结构体系,-1 剪力墙结构的概念和结构效能4-2 剪力墙结构体系的类型、特点和适用范围4-3 剪力墙的形状和位置4-4 剪力墙的主要构造要求,4.1 剪力墙结构的概念,4.1.1 剪力墙的概念和结构作用,4.1 剪力墙结构的概念,4.1.2 概述剪力墙结构体系主要有:框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构等四大类。,1、概念利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构。,一、剪力墙结构,优点:整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力(强度)要求也容易满足,房间内无梁柱外露。缺点:剪力墙间距不能太大,平面布置不灵活,不能满足公共建筑
2、的使用要求,结构自重往往也较大。适用范围:较小开间的住宅及旅馆建筑,高层建筑。,2、剪力墙的优缺点及适用范围,一、剪力墙结构,3、剪力墙结构的变形特征,弯曲型,自底层向上,位移增量 越来越大,与悬臂梁的弯曲变形曲 线类似。故称“弯曲型”,一、剪力墙结构,.适用范围:房屋刚度比框架-剪力墙体系更好,适用的层数更高,层数超过25层的房屋宜采用全部剪力墙结构理论上可达100150层,但墙体太厚,不经济,以40层以下为宜,一、剪力墙结构,二、框支剪力墙结构,框支剪力墙结构指在结构中的局部,部分剪力墙因建筑要求不能落地,直接落在下层框架梁上,再由框架梁将荷载传至框架柱上,这样的梁就叫框支梁,柱就叫框支柱
3、,上面的墙就叫框支剪力墙。这是一个局部的概念,因为结构中一般只有部分剪力墙会是框支剪力墙,大部分剪力墙一般都会落地的。底层作商店或停车场而需要大空间的旅馆或住宅,二、框支剪力墙结构,缺点:房屋刚度突变,二、框支剪力墙结构,1。把框架层扩展到23层,层高逐渐变化,使刚度逐渐减弱而避免突变2。在框架的最上面一层设置设备层,作为刚度的过渡层3。尽可能把一部分剪力墙伸到底层以加强整个房屋的刚度,避免房屋刚度突变的措施:,二、框支剪力墙结构,结构转换层:水平结构,梁很大,一两个楼层高作用:过渡,改变下方楼层柱子的排列,或者过渡上下层剪力墙的不同位置,以此获得特别的楼层柱网创造大空间并将上部荷载传递到下面
4、相对少而大的几根柱或几片墙上,二、框支剪力墙结构,跳层剪力墙结构,概念:在框架体系的房屋中设置一些剪力墙来代替部分框架.特点:以框架结构为主,以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构。剪力墙承担大部分的水平荷载,框架以负担竖向荷载为主,三、框架-剪力墙结构,三、框架-剪力墙结构,受力变形特点,三、框架-剪力墙结构,相关知识,适用范围:层,H/B不宜大于45,三、框架-剪力墙结构,四、筒体结构,概念:筒体结构由一个或多个竖向筒体(由剪力墙围成的薄壁筒或由密柱框架构成的框筒)组成的结构。1.特点:将剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂空心柱体,结构空间
5、刚度极大,抗扭性能也好剪力墙集中布置不妨碍房屋的使用空间,建筑平面布置灵活,适用于各种高层公共建筑和商业建筑,实腹筒 框筒 桁架筒 筒中筒,2 筒体的基本形式,四、筒体结构,3 筒体结构的类型,根据建筑高度不同,可采用不同筒体结构形式内筒体:将电梯井、楼体井、管道井、服务间等集中成为一个核心筒体。外筒体:四周外墙由密排窗框诸与窗间墙梁组成-多孔墙体。建筑物内部可不设剪力墙。筒中筒:内筒体与外筒体相结合多筒体组合:根据建筑平面要求可采用:多重套筒,组合筒-几个筒体由楼板联合束筒-若干个筒体成束状结构,筒体可错落不齐。,四、筒体结构,内筒体,中央核心筒式利用房屋中的电梯井、楼梯间、管道井以及服务间
6、作为核心筒体,四、筒体结构,尽端核心筒式利用房屋中的电梯井、楼梯间、管道井以及服务间作为核心筒体,尽端核心筒式,四、筒体结构,利用四周外墙作为外筒体,形成外筒的墙是由外围间距较密的柱子与每层楼面处的身量刚性连接在一起组成矩形网格样子的墙体框架筒外围柱距:深梁高度:层以下,外筒体,四、筒体结构,筒中筒结构,层以上,不宜超过层,筒中筒结构:薄壁内筒与密柱外框筒相结合内筒体:筒体与竖向通道结合外筒体:密柱外框筒,与建筑立面结合,四、筒体结构,框筒及桁架筒做为外筒,实腹筒做为内筒,形成筒中筒结构,筒体结构属于空间受力体系(1)变形特点框筒侧向变形仍以剪切型为主,而核心筒通常则是以弯曲型变形为主(2)受
7、力特点框筒结构是具有箱形截面的悬臂构件,柱子分为受拉和受压柱,形成受拉翼缘框架和受压翼缘框架。,4、筒体的主要特点,四、筒体结构,将筒的四壁做成桁架,就形成桁架筒。桁架为轴向受力,与框架相比,更节省材料香港的中国银行采用了钢斜撑、钢梁以及钢骨钢筋混凝土柱组成的空间桁架体系,建成后在世界高层建筑中高度名列第五。,5、桁架筒的受力特点,四、筒体结构,图例:巨型结构(香港中国银行),香港中国银行大厦结构形式,1。地上70层,315m,底平面正方形52*52m2。沿对角线分四各三角形,每隔若干层切去一各三角形。3。44层以上平面为三角形。4。主体结构为8榀巨型桁架5。各巨型桁架交点设型钢混凝土大型立柱
8、,四角立柱底面尺寸4。8*4。1m6。正方形中心立柱从屋顶向下通到25层。,六多筒体系成束筒及巨形框架结构,使用条件:当建筑高度或其平面尺寸进一步加大,以至于框筒或筒中筒结构无法满足抗侧力刚度要求时,必须采用多筒体系1、成束筒两个以上框筒(或其它筒体)排列在一起成束状,称为成束筒。,四、筒体结构,优点:结构的刚度和承载能力比筒中筒结构有所提高,沿高度方向,还可以逐个减少筒的个数,分段减少建筑平面尺寸,结构刚度逐渐变化有效地减少外筒翼缘框架中的剪力滞后现象,使内筒或内部柱子充分发挥作用,2、巨形框架利用筒体作为柱子,在各筒体之间每隔数层用巨形梁相连,巨型梁每隔几层或十几层楼设置一道,截面一般为一
9、层或几层高,筒体和巨型梁即形成巨型框架,巨型结构体系,特点:超越一般结构概念一般结构的截面尺寸与层高相关 巨型结构:由两级结构组成第一级:结构超越楼层划分,形成跨越几个楼层的巨柱以及一层空间的巨梁巨型框架结构巨型桁架结构第二级:巨型框架或桁架间为一般框架结构(小型柱、梁与楼板)。在巨型层底下,可设无柱大空间。,巨型结构外露与建筑立面相结合空间利用灵活施工速度快,巨型主框架施工后,各层可同时施工巨型框架-巨型开洞形成气流通道,减小风压,1 巨型框架结构(8),新加坡华侨银行,1 巨型框架结构(9),新加坡华侨银行,1 巨型框架结构(5),东京市政厅大厦 台湾高雄银行,上海证券大厦位于浦东新区陆家
10、嘴金融贸易区,是一个多功能性质的综合建筑,主要由证券交易厅和综合办公楼以及其他商业、服务设施等组成,地上建筑30层,地下3层,总高120m,总投资1.48亿美元,地上建筑面积为79086m2,地面以下建筑面积16753m2,为巨型框架-支撑外露体系。,上海证券大厦,图例:巨型结构(深圳亚洲大酒店),深圳大酒店结构形式,1 地下一层、地上33层,高114。1m2 建筑平面中心部位的三角形芯筒与三个翼肢的端筒形成主框架立柱。3 每隔6层设置主框架箱型大梁。4 次框架6层、顶层为无柱空间、其它柱距4。0m。,图例:深圳大酒店大厦结构平面,图例:巨型结构(深圳新华大厦),4.2 剪力墙结构体系的类型、
11、特点和适用范围,4.2.1 剪力墙分类,1、按施工工艺分类,大模现浇剪力墙结构体系滑模现浇剪力墙结构体系全装配大板结构休系内浇外挂剪力墙结构体系,在我国目前已建成的高层剪力墙建筑中,高层住宅占绝大多数,上述4种施工工艺中,大模现浇剪力墙结构体系的施工工艺及机械设备相对较简单,又有较好的技术经济指标,比较适合我国国情有很好的发展前景。据统计,北京、上海、天津的高层剪力墙住宅中,大模体系已经占据主导地位,北京对内浇外挂体系应用比较多。,4.2.1 剪力墙的分类,2、按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分,(1)实体剪力墙,当剪力墙未开洞或开洞较小时,剪力墙的整体工作性能较好,整个剪力墙犹如一个竖向放置
12、的悬臂杆,剪力墙截面内的正应力分布在整个剪力墙截面高度范围内呈线性分布或接近线性分布。,(2)双肢剪力墙,4.2.1剪力墙的分类,按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分,(3)联肢剪力墙,(4)壁式框架,4.2.1剪力墙的分类,按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分,概念:剪力墙开洞面积很大,连系梁和墙肢的刚度均比较小,整个剪力墙的受力与变形接近于框架,几乎每层墙肢均有一个反弯点,这类剪力墙称为壁式框架。,4.2.1 剪力墙的分类,按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分,(5)框支剪力墙,(6)错洞剪力墙,4.2.1 剪力墙的分类,按剪力墙的整体性(墙体开洞大小)分,(7)带小墙肢的剪力墙,4.2 剪力墙
13、结构体系的类型、特点和适用范围,4.2.2 剪力墙体系的特点1、剪力墙结构体系的优点:结构整体性强抗侧刚度大,侧向变形小,在承载力方面的要求易得到满足,适于建造较高的建筑。集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体,经济合理地利用了结构材料;抗震性能好,具有承受强烈地震裂而不倒的良好性能;用钢量较省;与框架结构体系相比施工相对简便与快速。,4.2 剪力墙结构体系的类型、特点和适用范围,4.2.2 剪力墙体系的特点2、剪力墙结构体系的缺点:墙体较密,使建筑平面布置和空间利用受到限制,较难满足大空间建筑功能的要求结构自重较大,加上抗侧刚度较大,结构自振周期较短,导致较大的地震作用。,4.2 剪力墙结构体
14、系的类型、特点和适用范围,4.2.3 剪力墙体系的适用范围剪力墙结构对于需要很多隔墙的高层住宅公寓及高层旅馆的标准层十分适用。为了适应下部设置大空间公共设施的高层住宅、公寓和旅馆建筑的需要,可以使用框支剪力墙体系,即在底层或l一3层把部分剪力墙改换为框架,其余剪力墙仍落至基础,使其相接的层次刚度不发生突变。框支剪力墙结构对抗震要求较高的房屋,宜经过专门的试验研究后采用。,4.3 剪力墙的形状和位置,4.3.1 剪力墙的形状,剪力墙对水平荷载的反应与其形状及方向有关开口型的:一字形、L形、Z形、槽形、I形、T形等封闭型的方形、三角形、圆形等,4.3 剪力墙的形状和位置,4.3.2 剪力墙布置的位
15、置,(1)剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置 当建筑物为矩形、T形和L形平面时,剪力墙应沿两个主轴方向布置;建筑物为形、Y形、十字形平面时,剪力墙应沿三个或四个主轴方向布置,形平面,则沿径向布置成辐射状,4.3 剪力墙的形状和位置,4.3.2 剪力墙布置的位置,(2)剪力墙片应尽量对直拉通,否则不能视为整体墙片。但当两道墙错开距离d3bw(bw为墙厚度)时;或当墙体在平面上为转折形状,其转角a15度时才可近似当作整体平面剪力墙对待。,4.3 剪力墙的形状和位置,4.3.2 剪力墙布置的位置,(3)剪力墙结构的平面形状力求简单、规则对称,墙体布置力求均匀,使质量中心与刚度中心尽量接近。(4)剪
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