第5章- 54 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作計算

1、5.4 框架剪力墻(筒體)結(jié)構(gòu)的近似計算方法規(guī)范摘錄：框剪結(jié)構(gòu)是一種抗震性能良好的結(jié)構(gòu)宜盡量采用框剪結(jié)構(gòu)代替純框架結(jié)構(gòu)剪力墻多時，震害較輕。過多不經(jīng)濟(jì)。5.4 框架剪力墻(筒體)結(jié)構(gòu)的近似計算方法框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的布置(第二章)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力與變形特點(diǎn)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的簡化計算方法框架-剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計框架-剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求n后兩部分內(nèi)容分別用框架和剪力墻的設(shè)計方法。僅個別地方略有不同?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)協(xié)同工作原理上部框架幫剪力墻下部剪力墻幫框架沿高度變形分布趨向于均勻剪力墻框架-剪力墻框架框架剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計算協(xié)同工作原理：框架和剪力

2、墻之間相互作用,使得上下部分的位移分布均衡。計算目的：確定框架和剪力墻各承擔(dān)多少內(nèi)力。條件：平面假設(shè)和無限剛度假設(shè)前提下，只考慮側(cè)移時剪力的分配。方法：按總框架和總剪力墻形成計算簡圖，用連續(xù)連桿法得到微分方程求解。重點(diǎn)內(nèi)容：n計算簡圖；n剛度特征值(相當(dāng)于整體系數(shù))框剪結(jié)構(gòu)中三種類型的梁連梁和聯(lián)系梁構(gòu)成總聯(lián)系梁連接方法取決于樓板B梁首先進(jìn)入塑性，應(yīng)設(shè)計成強(qiáng)剪弱彎。連梁連接剪力墻聯(lián)系梁聯(lián)接框架和剪力墻普通框架梁框架剪力墻協(xié)同工作fffwwwfwKFKFFFF位移相同fwfwKKandfwfwFFKK能者多勞fwfwKKFFHowever內(nèi)力不直接按剛度分配ffwwfwfwwwwwfwffwwFF

3、FFFFFFFthatnoticedFFKKKKandKKif剪力墻內(nèi)力減少框架內(nèi)力增加5.4.1 簡化假定及計算簡圖基本假設(shè)：n1、樓板在自身平面內(nèi)的剛度無窮大。n2、房屋體型規(guī)整，不會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。在以上假定之下，框架和剪力墻在同一個樓層標(biāo)高處的水平位移相同。因此：把所有剪力墻綜合在一起形成總剪力墻；把所有的框架也綜合在一起形成總框架。樓板和各片剪力墻間所有連梁和框架與剪力墻間的所有聯(lián)系梁構(gòu)成總聯(lián)系梁框-剪結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及其分配計算結(jié)果及其分配：n總框架的層間剪力再按剛度分給每根柱n總剪力墻的層間剪力和彎矩分給每片墻n總聯(lián)系梁的梁端彎矩和剪力分給每根梁兩類計算體系絞結(jié)和剛結(jié)體系根據(jù)框架和剪力墻

4、之間的聯(lián)系情況進(jìn)行劃分：樓板連接：樓板平面外剛度為零，聯(lián)系為絞結(jié)樓板聯(lián)系梁連接：聯(lián)系梁(如果剛度較大)對剪力墻產(chǎn)生約束彎矩，因而為剛結(jié)連接。代表5榀框架代表4片剪力墻在剪力墻平面內(nèi)，沒有聯(lián)系梁與剪力墻相連?？蚣芎图袅χg只是通過樓板相連。 絞結(jié)體系計算圖的選擇代表5榀框架代表2片剪力墻此平面外的梁不能抵抗橫向水平力剪力墻邊緣構(gòu)件，不看成框架柱代表剛性樓蓋，沒有軸向變形框架和剪力墻間僅樓板連接剛結(jié)體系計算圖的選擇在剪力墻平面內(nèi)，有聯(lián)系梁把框架與剪力墻相連。代表5榀框架聯(lián)系梁兩端連剪力墻代表樓板和聯(lián)系梁計算簡圖中不考慮這4個剪力墻剛結(jié)體系計算圖的選擇計算縱向水平荷載時，圖中的框架梁同時是聯(lián)系框架

5、和剪力墻之間的聯(lián)系梁。并且框架和剪力墻聯(lián)系比較密切。所以考慮成剛結(jié)體系。4片剪力墻4榀縱向框架 兩片剪力墻由連梁連接的兩種簡化方法簡化為雙肢剪力墻鉸接或單墻剛接連梁很弱1連梁較強(qiáng)計算簡圖選擇的基本方法小結(jié)1、地震作用在哪方向方向就取哪個斷面2、體系分成總框架、總剪力墻、連桿三類構(gòu)件。3、絞結(jié)體系絞結(jié)連桿，剛結(jié)體系剛性連桿。4、總剪力墻放在左面或右面沒有關(guān)系。5、按層數(shù)和框架的跨度繪制簡圖。6、簡化以后，僅僅考慮各總剪力墻、總框架的剛度，不再考慮它們的截面尺寸。(不是說它們不應(yīng)該有，而是在計算中我們不需要。另外各片剪力墻的厚度也未必相同)5.4.2 協(xié)同工作的基本原理和剛度特征值總剪力墻和總框架

6、的抗推剛度計算：各片剪力墻的等效等效抗彎剛度hDCf比較:柱的抗推剛度)375( wwfIECH剛度特征值：jiFDhC3, 4,64. 312bGAHEIbEIEIqqqeq協(xié)同工作計算墻變成了懸臂梁，它滿足梁方程普通框架假設(shè)兩者之間的作用力是連續(xù)而不均勻的取側(cè)移y為基本未知量鉸接體系采用與多肢墻計算類似的連續(xù)化方法。兩端鉸接的連桿不變形只有軸力鉸接體系的微分方程及其通解w根據(jù)以上圖可以建立y的微分方程：利用邊界條件可以確定4個待定常數(shù)根據(jù)不同的荷載形式可以得到對應(yīng)的特解剛接體系采用類似的方法求解微分方程不同均布荷載作用下的最終解至此已得到內(nèi)力設(shè)計值。用計算機(jī)可以方便地獲得結(jié)果，不一定要用后

7、面的圖解法。與多肢墻類似，方程中只有兩個主要參數(shù)一個是坐標(biāo)，另一個是剛度特征值 （多肢墻中是整體系數(shù)）?？偪蚣芎涂偧袅餐膫?cè)移總剪力墻的彎矩和剪力WjpjFjWjpjFjVVVMMM總框架的彎矩和剪力框架和剪力墻的內(nèi)力-補(bǔ)充材料WjeqieqiWijMEIEIMWjeqieqiWijVEIEIVFjmiijijcijVDDV11、剪力墻的彎矩和剪力按剪力墻的等效剛度在剪力墻之間進(jìn)行分配2、框架內(nèi)力 總框架剪力等于外荷載產(chǎn)生的剪力減去總剪力墻剪力 柱中剪力按抗推剛度分配：用柱的剪力，再用改進(jìn)反彎點(diǎn)法，可求得梁、柱內(nèi)力剪力墻剪力：剪力墻彎矩：WjpjFjVVV框-剪結(jié)構(gòu)中框架的抗震等級抗震規(guī)范

8、6.1.3：若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的50%，框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定。5.4.3 框剪結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力的分布規(guī)律剛度特征值是總框架和總剪力墻剛度相對大小的度量。是總框架和總剪力墻剛度相對大小的度量。大小對框剪內(nèi)力分配、側(cè)移的影響為：大小對框剪內(nèi)力分配、側(cè)移的影響為： 較小時較小時：框架剛度相對較小、綜合剪力墻承擔(dān)大部分剪力，變形為彎曲型。 =0為純剪力墻 較大時較大時：框架剛度相對較大、綜合框架承擔(dān)大部分荷載，變形為剪切型。 =為純框架 =1=16 6時時：兩者的比例相當(dāng)，變形曲線為彎剪型。)375( wfEICH鉸接體系的剛度特征值框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力分布V

9、p (外荷載)Vw (墻中剪力)Vf (框架中剪力)00不同的特征值：=0(純剪力墻)； =(純框架)；=1-6注意：剪力墻和框架中的剪力都不均勻，但整體位移均勻剪力的分布特征框剪結(jié)構(gòu)中: 剪力墻的最大剪力在底部。 框架的最大剪力在結(jié)構(gòu)中部。且最大值的位置隨值的增大而向下移動。 框架和剪力墻頂部剪力不為零。因?yàn)樽冃螀f(xié)調(diào)，框架和剪力墻頂部存在著集中力的作用(兩者相互作用的力)。這也要求在設(shè)計時，要保證頂部樓蓋的整體性。 框架的底部剪力為零。此處全部剪力由剪力墻承擔(dān)。注意：這是連續(xù)化模型的計算結(jié)果，而不是實(shí)際的情況。注意：中部框架柱中的剪力并不一定小于剪力墻。但這些地方不重要，重點(diǎn)在底部。剪力墻位

10、移、彎矩和剪力的計算方法，可以查圖得到以上三式括號中為系數(shù)為底部剪力為底部彎矩為頂部位移000000V)()()(VVVVMMMMMfffyywwwwHHH如果需要計算結(jié)構(gòu)在某高度上的位移，彎矩和剪力。可以從圖上得到。方法已經(jīng)比較陳舊了。剪力墻位移與的關(guān)系(計算用)頂點(diǎn)位移頂部為頂部位移HHHfffyy)()(純剪力墻剪力墻中彎矩與的關(guān)系底部截面總彎矩頂部=0(純剪力墻)為底部彎矩000)()(MMMMMww底部頂部剪力墻中剪力與的關(guān)系底部截面總剪力為底部剪力000V)()(VVVVww絞結(jié)體系：)375( wfEICHwifEIhmCH/剛結(jié)體系：關(guān)于剛度特征值的補(bǔ)充閱讀材料如果剛度沿高度變

11、化，且變化不大時，采用加權(quán)平均利用下式算得的CF和EIw計算。總剪力墻抗推剛度與總框架抗彎剛度的比抗推剛度的計算注意：各層剛度不同時按下式取平均值jjffjjwwwwwwfhCHChIEHIEIECH11)375(第j層的高度第j層剪力墻的等效剛度高規(guī)中規(guī)定的調(diào)幅1、框架梁在豎向荷載下的內(nèi)力調(diào)幅（方法(1) 4.6.5）2、框-剪結(jié)構(gòu)中框架柱的內(nèi)力調(diào)整（方法(1) 5.4.4）3、框-剪結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻之間的聯(lián)系梁的調(diào)整（方法(2) 5.4.4節(jié)）4、聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)整（方法(1)或(2) 7.3.1節(jié)）。5、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱(墻)弱梁調(diào)整(方法(1)在組合以后進(jìn)行 第6章和第7章)兩類調(diào)

12、幅兩類調(diào)幅( (調(diào)整調(diào)整) )的方法的方法(1)計算結(jié)果乘以系數(shù): 內(nèi)力乘以系數(shù)(大于1或小于1) (2)計算中降低桿件剛度：構(gòu)件剛度越小則內(nèi)力愈小。5.4.4 框-剪結(jié)構(gòu)內(nèi)力的調(diào)幅1.聯(lián)系梁(包括連梁+框架剪力墻墻之間的聯(lián)系梁) 內(nèi)力調(diào)幅n理由：出現(xiàn)塑性鉸后，聯(lián)系梁的剛度降低。n方法1：計算前降低連系梁的剛度(最低可為0.5EI)。n方法2：計算后的彎矩乘以折減系數(shù)減小其彎矩設(shè)計值。n調(diào)幅后，連梁設(shè)計荷載效應(yīng)將減小，因而更容易出現(xiàn)塑性鉸。n調(diào)整時機(jī)：振型分解反應(yīng)譜法計算時，組合后調(diào)整(注意：這不是荷載效應(yīng)組合，而是振型組合下學(xué)期講解)。2.框架內(nèi)力的調(diào)整n理由：地震中，剪力墻剛度降低后，框架

13、受力增加。n方法：限制框架承受剪力不低于底層總剪力的20，或者不低于所有各層中最大剪力的1.5倍(公式5-41) )415(5 . 12 . 0max,0fffVVVV取兩者中較小值框架抗震等級 * 框架柱地震傾覆彎矩百分比 (WV02Q.OUT) * 柱傾覆彎矩 墻傾覆彎矩 柱傾覆彎矩百分比 12層 X向地震: 2049.6 1213.5 62.81% 12層 Y向地震: 1067.0 893.1 54.43% 11層 X向地震: 4058.7 2028.7 66.67% 11層 Y向地震: 1858.4 2912.0 38.96% 10層 X向地震: 6382.9 2967.7 68.26

14、% 10層 Y向地震: 2741.6 6200.6 30.66% 9層 X向地震: 8956.3 4073.5 68.74% 9層 Y向地震: 3643.5 10244.5 26.23% 8層 X向地震: 11740.1 5331.3 68.77% 8層 Y向地震: 4562.7 14899.6 23.44% 7層 X向地震: 14689.8 6766.8 68.46% 7層 Y向地震: 5480.1 20122.3 21.40% 6層 X向地震: 17754.8 8438.7 67.78% 6層 Y向地震: 6375.6 25921.5 19.74% 5層 X向地震: 20867.9 104

15、31.7 66.67% 5層 Y向地震: 7225.3 32309.1 18.28% 4層 X向地震: 23932.8 12842.7 65.08% 4層 Y向地震: 7997.5 39261.4 16.92% 3層 X向地震: 26800.5 15778.8 62.94% 3層 Y向地震: 8666.2 46689.5 15.66% 2層 X向地震: 29266.6 19367.4 60.18% 2層 Y向地震: 9137.3 54558.6 14.35% 1層 X向地震: 31580.7 23193.2 57.66% 1層 Y向地震: 9688.2 62409.1 13.44%抗震規(guī)范第6

16、.1.3條、高規(guī)8.1.3條規(guī)定，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，在基本振型地震作用下，若框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定，柱軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)采用。根據(jù)底部剪力的0.2Q0調(diào)整 框架柱地震剪力百分比 * 層號 塔號 柱剪力 墻剪力 柱剪力百分比 1 1 X 415.6 1444.5 22.34% Y 100.7 2444.6 3.96% 2 1 X 485.6 1345.8 26.51% Y 94.5 2423.8 3.75% 3 1 X 562.4 1190.3 32.09% Y 135.3 2312.1 5.53% 4 1 X 602.8

17、1049.2 36.49% Y 157.9 2175.2 6.77% 5 1 X 611.8 928.2 39.73% Y 174.5 2011.6 7.98% 6 1 X 601.8 826.2 42.14% Y 184.8 1838.2 9.13% 7 1 X 578.3 740.2 43.86% Y 189.9 1666.0 10.23% 8 1 X 544.8 662.0 45.14% Y 190.7 1493.4 11.32% 9 1 X 502.7 580.2 46.42% Y 187.5 1303.9 12.58% 10 1 X 453.2 476.7 48.74% Y 183.

18、3 1068.5 14.64% 11 1 X 390.2 344.3 53.12% Y 165.5 772.1 17.66% 12 1 X 396.1 165.5 70.53% Y 220.9 329.4 40.14%抗規(guī)6.2.13規(guī)定：“側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，任一層任一層框架部分的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和按框架-抗震墻結(jié)構(gòu)分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值1.5倍二者最小值?！庇颐娴睦诱f明框架柱地震剪力在X方向均大于20%，而在Y方向上，除了頂層而外，均小于20%。在底層，Y方向的框架柱剪力只有3.96%。應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整通知Satwe哪些層需

19、要進(jìn)行0.2Q0調(diào)整。根據(jù)底部剪力的0.2Q0調(diào)整框架柱地震剪力百分比 () * 層號 塔號 柱剪力 總剪力 柱剪力百分比 分段后底部剪力V0 柱剪力/V0 （4-15層略）層略） Y 481.8 1343.7 35.85% 1488.4 32.37% 3 1 X 539.0 1432.1 37.64% 1499.4 35.95% Y 433.5 1412.1 30.70% 1488.4 29.13% 2 1 X 455.4 1475.4 30.87% 1499.4 30.37% Y 388.8 1460.6 26.62% 1488.4 26.12% 1 1 X 165.9 1499.4 11

20、.06% 1499.4 11.06% Y 177.4 1488.4 11.92% 1488.4 11.92% * 0.2V0 調(diào)整系數(shù) 以下為程序自動計算的系數(shù)，如用戶自己定義了系數(shù)，則以自定義系數(shù)為準(zhǔn) * 第 1層, 第 1塔 0.2Vox = 299.88 1.5Vxmax = 1000.77 0.2Voy = 297.68 1.5Vymax = 798.10 Coef_x Coef_y Vcx Vcy 1.808 1.678 165.872 177.394= 第 2層, 第 1塔 0.2Vox = 299.88 1.5Vxmax = 1000.77 0.2Voy = 297.68 1.5Vymax = 798.10 Coef_x Coef_y Vcx Vcy 1.000 1.000 455.386 388.811PKPM中的0.2Q0調(diào)整抗規(guī)6.2.13規(guī)定：“側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，任一層任一層框架部分的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和按框架-抗震墻結(jié)構(gòu)分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值1