高层建筑结构教学 char0502 框架－剪力墙结构的近似计算方法与设计概念0429.ppt

1、第五章 剪力墙、框架剪力墙结构的近似计算方法与设计概念5-1 计算基本假定5-3 剪力墙结构的近似计算方法5-4 框架剪力墙结构的近似计算方法主要内容5-4 框架剪力墙（筒体）结构的近似计算方法框剪结构是一种抗震性能良好的结构宜尽量采用框剪结构代替纯框架结构剪力墙多时，震害较轻，过多不经济。上部框架帮剪力墙下部剪力墙帮框架结构沿着高度受力分布都趋向于均匀框架剪力墙框架-剪力墙框架剪力墙（筒体）结构的荷载分配在竖向荷载作用下：按各自的承荷面积计算出每榀框架和每榀剪力墙的竖向荷载，然后分别计算内力。在水平荷载作用下：因为框架与剪力墙的变形性质不同，必须采用协同工作方法得到侧移和各自的水平层剪力及内

2、力。5.4.1 简化假定及计算简图基本假设：1、楼板在自身平面内的刚度无穷大。2、房屋体型规整，不会产生扭转变形。在以上假定之下，框架和剪力墙在同一个楼层标高处的水平位移相同。因此：把所有剪力墙综合在一起形成总剪力墙；把所有的框架也综合在一起形成总框架；把所有的联系梁综合在一起形成总联系梁。框架剪力墙结构协同工作计算的目的在于获得荷载在框架和剪力墙中的分配。框架剪力墙结构协同工作计算的目的与计算思路P158 。总剪力墙计算方法悬臂墙方法D值法总框架计算方法总联系梁带刚域杆件计算方法总框架层剪力每根柱 按规律总剪力墙总层剪力每片墙 按规律总联系梁的梁端弯矩、剪力每根梁 按规律框剪结构中三种类型的

3、梁B梁首先进入塑性，应设计成强剪弱弯。连接剪力墙联接框架和剪力墙普通框架梁两类计算体系绞结和刚结体系根据框架和剪力墙之间的联系情况进行划分：楼板连接：楼板平面外刚度为零，联系为绞结。楼板和连系梁连接：连系梁对剪力墙产生约束弯矩，因而为刚结连接。代表5榀框架代表4片剪力墙计算简图选择的基本方法1、地震作用在哪个方向就取哪个断面2、体系分成总框架、总剪力墙、连杆三类构件。3、绞结体系绞结连杆，刚结体系刚性连杆。4、总剪力墙放在左面或右面没有关系。5、房屋的层数不变。6、剪力墙简化为一个悬臂梁。7、简化以后，仅仅考虑各总剪力墙、总框架的刚度，不考虑它们的截面尺寸。(不是说它们不应该有，而是在计算中我

4、们不需要。)绞结体系计算图的选择代表5榀框架代表2片剪力墙5榀框架都集中在此2片剪力墙向这里集中连梁代表刚性楼盖，没有轴向变形刚结体系计算图的选择代表5榀框架代表4片剪力墙2连梁两端连剪力墙连杆计算简图中不考虑这4片剪力墙刚结体系计算图的选择 两片剪力墙由连梁连接的两种简化方法简化为双肢剪力墙铰接或单墙刚接如果连梁很弱为简化起见铰结体系协同工作计算框剪协同工作简化计算方法也采用连续化方法，将结构分成剪力墙及框架两个基本体系。总剪力墙，按照静定的弯曲杆件计算；框架的层刚度用D值法计算；连杆切断处位移必须相等；列变形协调方程（534）5.4.2 协同工作的基本原理及刚度特征值铰接体系的基本体系协同

5、工作计算墙变成了悬臂梁，它满足梁方程普通框架假设两者之间的作用力是连续而不均匀的取侧移y为基本未知量铰接体系采用与多肢墙计算类似的连续化方法，两端铰接的连杆不变形只有轴力。总剪力墙刚度K片剪力墙等效刚度之和总框架抗推刚度S个柱抗推刚度之和框架抗推刚度总剪力墙刚度：总框架抗推刚度： 框-剪刚度的特征值的物理意义：总框架抗推刚度与总剪力墙抗弯刚度的相对大小，对框-剪结构的受力及变形性能有很大影响。框-剪刚度的特征值铰接体系：刚接体系：铰接体系的微分方程及其通解根据以上图可以建立y的微分方程：利用边界条件可以确定4个待定常数根据不同的荷载形式可以得到对应的特解刚接体系采用类似的方法求解微分方程均布荷

6、载作用下的最终解至此结果已经有了。用计算机可以方便地获得结果，不一定要用后面的图.与多肢墙类似，方程中只有两个主要参数一个是坐标，另一个是刚度特征值 （多肢墙中是整体系数）。倒三角分布荷载作用下的最后计算公式：倒三角分布荷载下位移系数顶点位移倒三角分布荷载下剪力墙的弯矩系数底部截面总弯矩倒三角分布荷载下剪力墙的剪力系数底部截面总剪力底部顶部总框架剪力可由外荷载的总剪力减去总剪力墙剪力得到：当刚度特征值较大时，结构中以框架为主，位移曲线主要是剪切型的；当很小时，结构中以剪力墙为主，位移曲线主要是弯曲型的；二者比例相当时（ 16），为弯剪型变形，下部剪力墙作用大，略带弯曲型；上部剪力墙作用小，略带

7、剪切型。侧移曲线中部有反弯点，层间变形最大值在反弯点附近。5.4.3 框-剪结构位移与内力分布规律图（b）：均布荷载作用下结构总剪力沿高度分布图（c）：阴影线为剪力墙的剪力分布特征图（d）：框架的剪力分布特征由于剪力墙比框架刚度大很多，通常剪力墙会承受大部分剪力，而框架承受小部分剪力。分配后剪力的主要特征是？图（e）：框架与剪力墙之间的荷载分配关系 可见剪力墙下部承受的荷载将大于外荷载，而框架下部作用着负荷载，在框架与剪力墙的顶部有相互作用的集中力。荷载分配与剪力分配的特征是什么原因造成的？ 弯曲型变形为主的剪力墙与剪切型变形为主的框架在楼板的强制作用下变形必须协调，剪力墙下部变形必须加大，上

8、部必须减小，而框架正好相反。正由于变形协调造成了上述荷载分配与剪力分配的特征。5.11 框架剪力墙结构协同工作计算的目的是什么？总剪力在各榀抗侧力结构间的分配与纯剪力墙结构、纯框架结构有什么根本区别？5.13 求得总框架和总剪力墙的剪力后，怎样求各杆件的M、N、V？思考题思考题5.14 怎么区分铰接体系和刚接体系？5.15 D值和Cf值物理意义有什么不同？它们有什么关系？5.16 什么是刚度特征值？它对内力分配、侧移变形有什么影响？ 钢筋混凝土框-剪结构的内力调幅有以下两点要求：1.联系梁弯矩调幅塑性内力重分布的两种方法：在内力计算前降低需要调幅构件的刚度，使它减少内力；将弹性刚度计算所得到的联系梁内力乘以折减系数。对于联系梁，规范规定调幅采用计算前降低需要调幅构件的刚度的做法，最低降至0.5EI。5.4.4 钢筋混凝土框-剪结构的内力调幅2.框架内力的调整在地震作用下，通常都是剪力墙先开裂，剪力墙刚度降低后，框架内力会增加。因此，在得到弹性计算内力之后，要在框架与剪力墙之间进行内力调整。【例 题】柱:刚度修正系数，与梁柱刚度相对大小有关。12354理