(完整版)框架受力特点

（完整版）框架受力特点

框架―剪力墙结构的变形及受力特点

在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，以满

足建筑物的抗侧要求，从而组成框架―剪力墙结构体系。在框架中局部

增加剪力墙可以在对建筑物的使用功能影响不大的情况下，使结构的

抗侧刚度和承载力都有明显提高，所以这种结构体系兼有框架和剪力

墙结构的优点，是一种适用性很广的结构形式。

1. 变形特点

在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线以剪切型为主，而

剪力墙的变形则以弯曲型为主。由于两者是受力性能不同的两种结构，

因而两者之间需要通过楼板的协同工作。由于楼板平面内刚度很大(计

算中假定为无限刚性)，因此在同一楼板处必有相同的位移，这就形成

了框架―剪力墙结构特有的变形曲线，呈反S形的弯剪型变形曲线。

框架下部位移增长迅速，上部增长较慢，剪力墙则与之相反。在

框架―剪力墙结构下部，侧移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙把框架

向左边拉，框架―剪力墙的侧移比框架单独侧移小，比剪力墙单独侧移

大；而上部，框架又可以对剪力墙提供支持，即框架把墙向左边推，

其侧移比框架单独侧移大，比剪力墙单独侧移小。最终框架―剪力墙结

构的侧移大大减小，且使框架和剪力墙中内力分布更趋合理。·

2. 受力特点

剪力墙的侧移刚度远大于框架，因此剪力墙分配到的剪力也将远

大于框架。由于上述变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分

框架墙，剪力墙的区别

剪力墙(shear wall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物

中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切

破坏。

剪力墙分平面剪力墙和筒体剪力墙。平面剪力墙用于钢筋混凝土

框架结构、升板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及

抗倒塌能力，在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙。现浇

剪力墙与周边梁、柱同时浇筑，整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、

高耸结构和悬吊结构中，由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间隔

墙围成[1]，筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体，其刚度和强度较平面剪力

墙高可承受较大的水平荷载。

墙根据受力特点可以分为承重墙和剪力墙，前者以承受竖向荷载

为主，如砌体墙；后者以承受水平荷载为主。在抗震设防区，水平荷

载主要由水平地震作用产生，因此剪力墙有时也称为抗震墙。

剪力墙按结构材料可以分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙、型

钢混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。其中以钢筋混凝土剪力墙最为常

结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。

3。水平荷载主要由剪力墙来承受。从受力特点看，由于框剪结构中的

剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般

情况下，约80%以上用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载

作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比样均匀，各层梁柱的弯矩比

较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。

砌体结构和框架结构和剪力墙结构的受力特点分别是什么？

（1 ）砖混结构：是由砖或承重砌块砌

筑的承重墙来承受楼层荷载。多用来建造低层或多层居住建筑。

（2 ）框架结构：由梁和柱组成的主体骨架承重结构，受力通过

楼板——梁——柱传至地基。多用来建造中高层和高层建筑。

（3 ）剪力墙结构：是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用力的

结构，也叫抗震墙结构。多用来建造中高层和高层建筑。

框架剪力墙结构受力特点及使用范围

(一)框架剪力墙结构的受力特点及适用范围

1．框架剪力墙(或称框剪结构)，广泛应用于高层办公和公共建筑，

也大量应用于高层旅馆建筑。框架剪力墙结构是由框架构成自由灵活

的使用空间，来满足不同建筑功能的要求；同时又有足够的剪力墙，

具有相当大的刚度，从而使结构具有较强的抗震能力，大大减少了建

筑物的水平位移，避免填充墙在地震时严重破坏和倒塌。所以在有抗

震设计要求时，宜优先采用框剪结构代替框架结构。

2．框剪结构的受力特点

(1)水平力通过楼板传递分配到剪力墙及框架。

(2)水平力产生的剪力在底部主要由剪力墙承担，因剪力墙在水平

力作用时，底部变形小。但到顶部时，剪力主要由框架承担。即框架

在顶部时变形较小(图10-24)。

(二)框剪结构中剪力墙的数量

1．剪力墙的多少直接影响抗震能力，震害调查发现墙数量增加震

害减少，日本福井和十胜冲地震中，钢筋混凝土墙每平方米楼面平均

剪力墙长度少于50mm时，震害严重，每平方米楼面平均剪力墙长度

多于150mm时，破坏轻微，甚至无害。但是剪力墙过多，也会造成

不经济，因剪力墙增多，结构的刚度增大，周期缩短，地震作用加大，

内力增大材料用量增加，基础造价也相应提高。

2．合理的数量

(1)按许可位移值决定按《高层规程》许可位移的限值来核算结

构必要刚度。一般装修标准的框剪结构顶点位移与全高之比；μ／

H 不宜大于1／700；较高装修时，μ／H不宜超过1／850，或由层间

相对位移与层高之比Δμmax／H的限制值来控制。

(2)用结构自震周期和地震作用来校核一般较合理的基本自震周期

为：n为结构层数 3．剪力墙的布置 (1)剪力墙应沿各主要轴线方向布

置，矩形，L形和槽形平面中，沿两个正交轴方向布置。

(2)应纵横方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。

(3)剪力墙的布置原则是：均匀、分散、对称、周边。

(4)宜布置在：竖向荷载较大处、平面形状变化处、楼电梯间

(5)不宜在伸缩缝和防震缝两侧同时布置，纵向剪力墙不宜布置在

端部，宜布置在中部。

(6)剪力墙的长度不宜太长，总高度与长度之比宜大于2。单肢墙

长度不宜大于8m，以免剪切破坏。

(7)剪力墙的最大间距(见表10-15)。注：B——建筑物的宽度。剪

力墙之间的楼面有较大开洞时剪力墙的间距还应小一些。实际工程中，

剪力墙的间距一般在2．5B及30m以内。这样的尺寸一般也已可满足

建筑功能的要求了。

(8)框剪结构体系中，在设剪力墙后，框架柱应保留，柱作为剪力

墙的端部翼缘，可加强剪力墙的承载能力和稳定性，且剪力墙的端部

配筋可配置在柱截面内，使剪力墙可一直坚持工作到最后。对比试验

表明，取消框架柱后的剪力墙的极限承载力将下降30％。(9)位于楼层

上的框架梁也应保留，虽然在内力分析时不考虑剪力墙上

的框架梁的受力，但梁作为剪力墙的横向加劲肋，也可提高剪力

墙的极限承载力。对比试验，无梁的剪力墙极限承载力要降低10％。

当实在无法加梁时，也应设置暗梁，暗梁的高度与明梁相同，纵筋与

箍筋均与明梁相同。

(10)剪力墙宜设在框架柱的轴线内，保持对中，，不宜设在柱边。

五、简体结构当高层建筑结构层数多，高度大时，由平面抗侧力

结构所构成的框架，剪力墙和框剪结构已不能满足建筑和结构的要求，

而开始采用具有空间受力性能的筒体结构。筒体结构的基本特征是：

水平力主要是由一个或多个空间受力的竖向筒体承受。简体可以由剪

力墙组成，也可以由密柱框筒构成。

(一)简体结构的类型有

1．筒中筒结构——由中央剪力墙内筒和周边外框筒组成；框筒由

密柱(柱距3m)、高梁组成[图10-26(a)]；

2．简体—框架结构[图10-26]，亦称框架—核心筒结构，由中央

剪力墙核心筒和周边外框架组成；

3．框筒结构[图10-26(c)]；

4．多重筒结构[图10-26(d)]；

5．成束筒结构[图10-26(e)]；

6．多筒体结构[图10-26(f)]。

(二)筒体结构的受力性能和工作特点

1．简体是空间整截面工作的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁。

框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架(称为腹

板框架)起作用，而且垂直于水平方向上的框架(称为翼缘框架)也

共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲

和扭转。2．框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。

理想简体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘

应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹框架柱的轴力是曲线分布

的，翼缘框架柱的轴力也是而均匀分布；靠近角柱的柱子轴力大，远

离角柱的柱子的轴力小。这种应力分布不再保持直线规律的现象称为

剪力滞后。由于存在这种剪力滞后现象，所以简体结构不能简单按平

面假定进行内力计算。 3．在简体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，

它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生

的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯矩来平衡，

剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。由于这种整体受力的特点，使框筒

和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且比较经济。 4．当外围柱

子间距较大时，则外围柱子形不成框筒，中央剪力墙内筒往往将承受

大部分外力产生的剪力和弯矩，外柱只能作为等效框架，共同承受水

平力的作用，水平力在内筒与外柱之间的分配，类似框剪结构。

5．成束筒由若干个筒体并联在一起，共同承受水平力，也可以看成是

框筒中间加了一框架隔板。其截面应力分布大体上与整截面简体相似，

但出现多波形的剪力滞后现象，这样，它比同样平面的单个框筒受力

要均匀一些。 (三)筒体结构布置 1．以方形圆形平面为好。 2．可用对

称形的三角形或人字形。3．外框筒柱的柱距以不大于3．0m为好。

4，矩形平面时，长宽比

不宜大于1．5。 5．四角的柱子宜适当加大，一般截面加大2-3

倍。可做成L形，八字形。 6，筒体结构只有在细高的情况下才能近似

于竖向悬臂箱形断面梁，发挥其空间整体作用，一般情况下H／B宜大

于4。 7．由于框筒是空间整体受力，主要内力沿框架平面内分布，所

以，框筒宜采用扁宽矩形柱，柱的边长位于框架平面内。也可采用一

字形柱。一般不宜采用圆形柱和方形柱，因为加大框筒柱壁厚对受力

和刚度的增大效果远不如加大柱宽有效。 8．裙梁的截面，宜采用窄

而高的梁。梁高一般为0．6—1．5m，宽度取同墙厚，一般不于

250mm。梁高hb可取hb≥(1／3—1／4)lx。式中 l——柱距； h—

—层高。注：三角形平面的L、B均取实际切角后的边长。9．内筒的

尺寸一般应争取内筒边长为外筒边长的1／3为好。10．可以在框筒顶

部设置1-2层高的刚性环梁来提高整个框筒的空间整体性。六、钢筋

混凝土结构关于伸缩缝、沉降缝、防震缝的要求 (一)伸缩缝1．为防止

由于温差和混凝土干缩引起钢筋混凝土的开裂，应在结构中设置伸缩

缝，钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距宜符合表10-19的规定。注：

①装配整体式结构房屋的伸缩缝间距宜按表中现浇式的数值取用；②

框架-剪力墙结构或框架-核心筒结构房屋的伸缩缝间距可根据结构的

具体布置情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值；③当屋面无

保温或隔热措施时，框架结构、剪力墙结构的伸缩缝间距宜按表中露

天栏的数值取用；④现浇挑檐、雨罩等外露结构的伸缩缝间距不宜大

于12m。 2．对下列情况，表10-19中的伸缩缝最大间距宜适当减小：

(1)柱高(从基础顶面算

起)低于8m的排架结构 (2)屋面无保温或隔热措施的排架结构 (3)

位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温

作用下的结构 (4)采用滑模类施工工艺的剪力墙结构 (5)材料收缩较大、

室内结构因施工外露时间较长等 3．对下列情况，如有充分依据和可

靠措施，表10-19中的伸缩缝最大间距可适当增大： (1)混凝土浇筑采

用后浇带分段施工； (2)采用专门的预应力措施； (3)采用减小混凝土

温度变化或收缩的措施。当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化和

混凝土收缩对结构的影响。 (二)沉降缝 1．当建筑物体形比较复杂，地

基土比较软弱或压缩性不均匀时，宜根据其平面形状和高度差异情况，

在适当部位用沉降缝将其划分成若干个刚度较好的单元；当高度差异

或荷载差异较大时，可将两者隔开一定距离，当拉开距离后的两单元

必须连接时，应采用能自由沉降的连接构造。 2，建筑物的下列部位，

宜设置沉降缝： (1)建筑平面的转折部位 (2)高度差异或荷载差异处 (3)

长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位 (4)地基

土的压缩性有显著差异处 (5)建筑结构或基础类型不同处 (6)分期建造

房屋的交界处沉降缝应有足够的宽度，缝宽可按表10-20选用。3．相

邻建筑物基础间的净距，可按表10-21选用。