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文档简介
框架剪力墙结构0.2V0和Vf,max内力调整的概念和设计建议HiStruct在okok上看到有人问为什么0.2V0是取结构底部而不是每层的剪力,并且不是少数人对此有疑惑,因此HiStruct 将对此问题进行详细分析,以加深大家对框架剪力墙结构的理解。首先,来看看规范是如何执行这个内力调整的:根据高规和抗规的规定:抗震设计时,框架-剪力墙结构中剪力墙的数量必须满足一定要求。这就是说,在地震作用时剪力墙作为第一道防线承担了大部分的水平力。但这并不意味着框架部分可以设计得很弱。相反,框架部分作为第二道防线必须具备一定的抗侧力能力,这就需要在计算时,对框架部分所承担的剪力进行调整。 在高规中,对 Vf 0.2V0的楼层,设计时 Vf 取 1.5Vf,max和 0.2V0 的较小值。V0为地震作用产生的结构底部总剪力,Vf,max为各层框架所承担的总剪力中的最大值。这种调整方法对于框架柱沿竖向的数量变化不大的情况是合适的,但是对于那些框架柱沿竖向的数量变化较大的建筑,这样调整会造成上部楼层框架柱所承担的剪力明显偏大,是不合理的。因此,高规规定:对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构,当Vf0.2V0 时,V0应取每段最下一层结构对应于地震作用标准值的总剪力;Vf,max 应取每段中对应于地震作用。其次,理解为什么要进行框架部分的内力调整,我想几乎所有的结构工程师都大概的知道这是为了保证框架作为结构二道防线之用。那么详细分析起来会是如何呢?首先来看典型框架剪力墙的内力分配图(此图为解析推导,与实际情况稍有出路,可以参考理论推导的假设,但是基本规律是合适的)。 由图可见在结构的底部剪力墙需承担大部分的内力,变形上是剪力墙小而框架大,因此剪力墙在此部分起到主导的作用,即第一道防线,若在外力作用下剪力墙屈服则将转移很大的内力给框架,此时只按弹性分析设计出来的框架将无法承担这部分由墙转移出来的作用而破坏,因此我们需要提高底部区域框架的设计内力以实现它的二道防线功能。那么对于结构的上部区域是否还是这样的情况呢?那就不是了,顶部区域框架可能承担超过层剪力的作用而剪力墙的内力则反向与外力作用相同,因此在上部(尤其是顶部)区域,框架剪力=外力+墙剪力!而变形上框架小剪力墙大,此时实际上框架起到主导作用,是框架在帮剪力墙,那么两道防线的概念则发生了转移,因此在框架剪力墙结构的顶部区域也需要加强框架。第三,对于普通的框架剪力墙结构而言,执行了规范的规定会出现什么结果?应该分两种情况讨论,第一种情况,当1.5Vf,max0.2V0时,框架剪力墙结构中底部区域的内力调整由0.2V0控制,中部区域不需要调整,上部区域由0.2V0控制,此时也出现了对于顶部区域而言就会出现内力调整系数过大的情况,这种情况下调整框架的内力在结构概念上就意义就不清晰了,因此HiStruct建议,此时若调整系数很大则可直接采用“2”的调整系数,但是一般情况下既然1.5Vf,max0.2V0则说明框架部分其实也不太弱,即顶部按0.2V0的调整系数一般不会太大,可以设计下来。在规范尚未明确可以分段采用V0时,也考虑框架剪力墙结构的顶部区域需要加强框架,因此从安全性的角度出发,规范的规定还是老实执行为好。第四,特殊情况下的一些内力调整措施,实际结构设计存在一些特殊的情况,HiStruct举一些例子供大家参考,其实只要真实的理解了框架剪力墙结构,那么概念设计和抗震措施上需要加强之处自然也就水落石出了。(1)带加强层的框筒结构,这种情况下加强层附近框架内力一般有较大突变,Vf,max可不需要按照此处采用,而要从整体概念上把握,但是由于规范对加强层处的设计无具体规定,因为还是建议适当加强。(2)混合结构,见规范的规定,适当提高要求。(3)框肢柱,见规范要求。(4)结构有明显的规律性分段如竖向构件减数,立面缩进,转换等,可考虑分段调整,但要强调整体把握。(5)少量较大框架柱,由于建筑布置等原因,可能框架柱较少,若要突破规范就要提方案审查,可参考少量框肢柱的内力调整规定或更强措施。最后,结语:其实
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