第5章-3 框剪結(jié)構(gòu)近似計算方法(3)課件

1、5.4.0 框架框架剪力墻的結(jié)構(gòu)布置和計算要求剪力墻的結(jié)構(gòu)布置和計算要求（跳過本節(jié)）（跳過本節(jié)）一、一、框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)的形式剪力墻結(jié)構(gòu)的形式 v框架與剪力墻框架與剪力墻(單片墻、聯(lián)肢墻或較小井筒單片墻、聯(lián)肢墻或較小井筒)分開布置；分開布置；v在框架結(jié)構(gòu)的若干跨內(nèi)嵌入剪力墻在框架結(jié)構(gòu)的若干跨內(nèi)嵌入剪力墻(帶邊框剪力墻帶邊框剪力墻)；v在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)內(nèi)連續(xù)分別布置框架和剪力墻；在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)內(nèi)連續(xù)分別布置框架和剪力墻；v上述兩種或三種形式的混合。上述兩種或三種形式的混合。二、結(jié)構(gòu)布置二、結(jié)構(gòu)布置v框架剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置要注意以下方面問題：框架剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置要注意以下方面問題：1）

2、剪力墻數(shù)量；）剪力墻數(shù)量； 2）剪力墻的位置；）剪力墻的位置；3）剪力墻的間距；）剪力墻的間距；4）框架、剪力墻的設(shè)置要求。）框架、剪力墻的設(shè)置要求。n1 1 剪力墻數(shù)量剪力墻數(shù)量v隨剪力墻數(shù)量增加而震害減輕隨剪力墻數(shù)量增加而震害減輕( (1) )剪力墻的合理數(shù)量：剪力墻的合理數(shù)量：兼顧抗震性和經(jīng)濟(jì)性兩方面的要求兼顧抗震性和經(jīng)濟(jì)性兩方面的要求在滿足側(cè)移和舒適度的前提下剪力墻盡量少。在滿足側(cè)移和舒適度的前提下剪力墻盡量少。當(dāng)每當(dāng)每m2樓樓面平均剪力墻長度少于面平均剪力墻長度少于50mm時，震害嚴(yán)重；時，震害嚴(yán)重；多于多于150mm時，破壞極輕微，甚至無震害時，破壞極輕微，甚至無震害。當(dāng)平均壓應(yīng)力

3、當(dāng)平均壓應(yīng)力 =G/( (Ac+Aw) )1.2Mpa，壁率大于，壁率大于5000mm2/m2時時，無震害，無震害。兩個條件均不滿足時，嚴(yán)重震害。兩個條件均不滿足時，嚴(yán)重震害。(2)確定剪力墻合理數(shù)量的方法確定剪力墻合理數(shù)量的方法參考目前國內(nèi)實際工程中的剪力墻數(shù)量：參考目前國內(nèi)實際工程中的剪力墻數(shù)量：v(Aw+Ac)Af值或值或Aw/Af值大約在表值大約在表5.4.0-1的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 設(shè)計條件設(shè)計條件(Aw+Ac)/Af Aw/Af 7度，度，II類土類土 8度，度，II類土類土 3% 5% 4% 6% 2% 3% 3% 4%當(dāng)設(shè)計烈度，場地土情況不同時，可根據(jù)適當(dāng)增減。當(dāng)設(shè)計烈度，場

4、地土情況不同時，可根據(jù)適當(dāng)增減。層數(shù)多，高度大的框架層數(shù)多，高度大的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，宜取上限值。剪力墻結(jié)構(gòu)，宜取上限值。剪力墻縱橫兩個方向總量在上述范圍內(nèi)，兩個方向剪力墻的剪力墻縱橫兩個方向總量在上述范圍內(nèi)，兩個方向剪力墻的數(shù)量宜相近。數(shù)量宜相近。表表5.4.0-1(2)確定剪力墻合理數(shù)量的方法確定剪力墻合理數(shù)量的方法滿足軸壓比要求滿足軸壓比要求( N 見剪力墻一節(jié)見剪力墻一節(jié)) )。由剛度特征值由剛度特征值 判定：判定：Vf，maxV0在在0.20.4之間較合適，相應(yīng)的之間較合適，相應(yīng)的 值在值在1.12.2之間之間由剪力墻截面抗彎剛度確定由剪力墻截面抗彎剛度確定每一方向剪力墻的剛度之和每

5、一方向剪力墻的剛度之和EIw (kN.m2)可參考下表決定?？蓞⒖枷卤頉Q定。 I II III 7 55WH 83WH 193WH 8 110WH 165WH 385WH 9 220WH 330WH 770WH場場地地土土烈烈度度注：注：H結(jié)構(gòu)地面以上的高度結(jié)構(gòu)地面以上的高度(m)； W結(jié)構(gòu)地畫以上的總重量結(jié)構(gòu)地畫以上的總重量(kN)表表5.4.0-2由自振周期由自振周期T1和和地震力判定地震力判定v基本自振周期大約在下式范圍內(nèi)：基本自振周期大約在下式范圍內(nèi)：計算周期計算周期Tl =( (0.090.12) )n實際周期實際周期Tl=( (0.060.08) )n ( (考慮考慮 T=0.70

6、.8，n為結(jié)構(gòu)層數(shù)為結(jié)構(gòu)層數(shù)) )v比較適宜的地震系數(shù)比較適宜的地震系數(shù) 值值( (FEk= G) ) （表（表5.4.0-3） 場 地烈 度7 度 8 度 9 度0.010.020.020.030.020.040.030.050.020.040.030.060.040.080.050.09 0.030.08 0.050.12 0.080.16 0.100.20v當(dāng)自振周期和底部剪力偏離上述范圍太遠(yuǎn)時，應(yīng)適當(dāng)當(dāng)自振周期和底部剪力偏離上述范圍太遠(yuǎn)時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)的截面尺寸。調(diào)整結(jié)構(gòu)的截面尺寸。n2 2 剪力墻的位置剪力墻的位置( (1) )剪力墻布置，應(yīng)遵循剪力墻布置，應(yīng)遵循“對稱、均勻、分散

7、、周邊對稱、均勻、分散、周邊”的原則。的原則。( (2) )豎向恒載較大處。豎向恒載較大處。( (3) )建筑物端部附近。建筑物端部附近。 ( (4) )平面形狀變化處平面形狀變化處平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻；分的端部附近布置剪力墻；。( (5) )樓梯、電梯間等位置。樓梯、電梯間等位置。n3 3 剪力墻的最大間距剪力墻的最大間距 長矩形平面或平面有一部分較長的建筑中：長矩形平面或平面有一部分較長的建筑中：l橫向剪力墻沿長方向的間距宜滿足表橫向剪力墻沿長方向的間距宜滿足表5.4.0-3(pp29表表2-1)的的要求，當(dāng)這些剪力墻之間的樓蓋

8、有較大開洞時，剪力墻的要求，當(dāng)這些剪力墻之間的樓蓋有較大開洞時，剪力墻的間距應(yīng)適當(dāng)減?。婚g距應(yīng)適當(dāng)減??；l縱向剪力墻不宜集中布置在房屋的兩盡端?？v向剪力墻不宜集中布置在房屋的兩盡端。 注：注：1、表中、表中B為剪力墻之間的樓蓋寬度為剪力墻之間的樓蓋寬度(m) ； 2、現(xiàn)澆層厚度大于、現(xiàn)澆層厚度大于60mm的疊合樓板可作為現(xiàn)澆板考慮；的疊合樓板可作為現(xiàn)澆板考慮；框架應(yīng)在各主軸方向均做成剛接；框架應(yīng)在各主軸方向均做成剛接；剪力墻應(yīng)沿各主軸布置：剪力墻應(yīng)沿各主軸布置：p抗震設(shè)計時，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向抗震設(shè)計時，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。剛度接近。p在非抗震設(shè)計且

9、層數(shù)不多的長矩形平面中，允許只在橫在非抗震設(shè)計且層數(shù)不多的長矩形平面中，允許只在橫向設(shè)剪力墻；向設(shè)剪力墻；縱橫向剪力墻宜合并布置為縱橫向剪力墻宜合并布置為L形、形、T形和形和H字形；字形；合理調(diào)整剪力墻的長度：合理調(diào)整剪力墻的長度：q每一道剪力墻每一道剪力墻(包括單片墻，小開口墻和聯(lián)肢墻包括單片墻，小開口墻和聯(lián)肢墻)H/L宜大宜大于于2；q單個墻肢長度不宜大于單個墻肢長度不宜大于8m；q單片剪力墻在底部承受的水平剪力不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)底部總單片剪力墻在底部承受的水平剪力不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)底部總水平剪力的水平剪力的30； n4 4 框架、剪力墻的設(shè)置要求框架、剪力墻的設(shè)置要求 三、框架三、框架剪力墻結(jié)構(gòu)計算

10、要求剪力墻結(jié)構(gòu)計算要求v抗震設(shè)計的框架抗震設(shè)計的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)水平力作用下剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)水平力作用下結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值，確定相應(yīng)的設(shè)計方法：傾覆力矩的比值，確定相應(yīng)的設(shè)計方法：1 框架部分承受的地震傾覆力矩不大于總地震傾覆力矩的框架部分承受的地震傾覆力矩不大于總地震傾覆力矩的10時，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，其中的框架部分應(yīng)按框時，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，其中的框架部分應(yīng)按框架架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行設(shè)計；剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行設(shè)計；2 當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的當(dāng)框架部分承受的

11、地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的1050時，按框架時，按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計；剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計；3 當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的的50但不大于但不大于80時，按框架時，按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，其最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加，框架部分的抗震其最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加，框架部分的抗震等級和軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用；等級和軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用；4 當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的力矩的80時，按框架時，按框架

12、-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，但其最大剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，但其最大適用高度宜按框架結(jié)構(gòu)采用，框架部分的抗震等級和軸壓適用高度宜按框架結(jié)構(gòu)采用，框架部分的抗震等級和軸壓比限值應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用。當(dāng)結(jié)構(gòu)的層間位移角不比限值應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用。當(dāng)結(jié)構(gòu)的層間位移角不滿足框架滿足框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定時，可按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定時，可按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能分析和論證?？拐鹦阅芊治龊驼撟C。(1)(1)剪力墻是豎向懸臂結(jié)構(gòu)，其變形曲線呈彎曲型，樓層越剪力墻是豎向懸臂結(jié)構(gòu)，其變形曲線呈彎曲型，樓層越高水平位移增長速度越快。高水平位移增長速度越快。(2)(2)框架在水平力作用下，其變形曲線為剪切

13、型，樓層越高框架在水平力作用下，其變形曲線為剪切型，樓層越高水平位移增長越慢。水平位移增長越慢。(3)(3)框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形曲線呈反框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形曲線呈反S形的彎剪型形的彎剪型位移曲線。位移曲線。(4)(4)框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力特點?？蚣艚Y(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力特點。見圖見圖5 52626見圖見圖5 5272 框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的概念5.4.1 框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作原理及計算簡圖框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作原理及計算簡圖框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力特點：框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力特點：在下部樓層，剪力墻拉住框架按彎曲型變形，使剪力墻承在下部樓層，剪力墻拉住框架

14、按彎曲型變形，使剪力墻承擔(dān)了大部分剪力。擔(dān)了大部分剪力。在上部樓層，框架除承受水平力作用下的那部分剪力外，在上部樓層，框架除承受水平力作用下的那部分剪力外，還要負(fù)擔(dān)拉回剪力墻變形的附加剪力。還要負(fù)擔(dān)拉回剪力墻變形的附加剪力。在上部樓層即使水平力產(chǎn)生的樓層剪力很小，而框架中仍在上部樓層即使水平力產(chǎn)生的樓層剪力很小，而框架中仍有相當(dāng)數(shù)值的剪力。有相當(dāng)數(shù)值的剪力。 框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例VwVf，隨樓層隨樓層所處高度而變化。所處高度而變化。 水平力在框架和剪力墻之間，即不能按等效剛度水平力在框架和剪力墻之間，即不能按等效剛度EIEIeqeq進(jìn)行進(jìn)行分配，

15、也不能按抗側(cè)移剛度分配，也不能按抗側(cè)移剛度D D值分配，而必須按變形協(xié)調(diào)的原值分配，而必須按變形協(xié)調(diào)的原則進(jìn)行計算則進(jìn)行計算協(xié)同工作計算。協(xié)同工作計算。 框架上下各樓層的剪力值比較接近框架上下各樓層的剪力值比較接近。見圖見圖5 5272 協(xié)同工作計算的基本假定v樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大。樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大。v當(dāng)結(jié)構(gòu)體型規(guī)則、剪力墻布置比較對稱均勻時，結(jié)構(gòu)在當(dāng)結(jié)構(gòu)體型規(guī)則、剪力墻布置比較對稱均勻時，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不計扭轉(zhuǎn)的影響。水平荷載作用下不計扭轉(zhuǎn)的影響。v不考慮剪力墻和框架柱的軸向變形。不考慮剪力墻和框架柱的軸向變形。v外荷載的作用由剪力墻和框架共同承擔(dān)。

16、即：外荷載的作用由剪力墻和框架共同承擔(dān)。即：fwfwVVVPPP 協(xié)同工作計算簡圖v結(jié)構(gòu)單元中所有剪力墻合并為總剪力墻，作為一個豎向結(jié)構(gòu)單元中所有剪力墻合并為總剪力墻，作為一個豎向懸臂彎曲構(gòu)件，所有框架合并為總框架，相當(dāng)于一個豎懸臂彎曲構(gòu)件，所有框架合并為總框架，相當(dāng)于一個豎向懸臂剪切構(gòu)件，所有連梁合并為總連梁，簡化為帶剛向懸臂剪切構(gòu)件，所有連梁合并為總連梁，簡化為帶剛域桿件，相當(dāng)于一個附加的剪切剛度。域桿件，相當(dāng)于一個附加的剪切剛度。(1)(1)通過樓板連接通過樓板連接 鉸接體系鉸接體系v框架和剪力墻通過剛性樓板的作用連接在一起框架和剪力墻通過剛性樓板的作用連接在一起。見圖見圖

17、5 52828同一樓層標(biāo)高處，剪力墻與框架的水平位移相同。同一樓層標(biāo)高處，剪力墻與框架的水平位移相同。樓板對各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生約束彎矩。樓板對各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生約束彎矩。 注：當(dāng)剪力墻上開有洞口，但整體系數(shù)注：當(dāng)剪力墻上開有洞口，但整體系數(shù) 1時，也按鉸接體時，也按鉸接體系。系。(2)(2)通過樓板和連梁連接通過樓板和連梁連接 剛結(jié)體系剛結(jié)體系v橫向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)有開洞剪力墻和框架：橫向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)有開洞剪力墻和框架：見圖見圖5-29開洞剪力墻的開洞剪力墻的 1時，連梁對墻肢會產(chǎn)生約束彎矩。時，連梁對墻肢會產(chǎn)生約束彎矩。計算簡圖常用單片墻表示。計算簡圖常用單片墻表示。將連梁與樓蓋鏈桿的作用綜

18、合為總連桿：將連梁與樓蓋鏈桿的作用綜合為總連桿：剪力墻與總連桿間用剛結(jié)，表示剪力墻平面內(nèi)的連梁對墻剪力墻與總連桿間用剛結(jié)，表示剪力墻平面內(nèi)的連梁對墻有轉(zhuǎn)動約束，即能起連梁的作用。有轉(zhuǎn)動約束，即能起連梁的作用?？蚣芘c總連桿間用鉸結(jié)，表示樓蓋鏈桿的作用?？蚣芘c總連桿間用鉸結(jié)，表示樓蓋鏈桿的作用。如果連梁截面尺寸較小如果連梁截面尺寸較小( ( 1) )，也可忽略它對墻肢的約束，也可忽略它對墻肢的約束作用，把連梁處理成鉸結(jié)的連桿。作用，把連梁處理成鉸結(jié)的連桿。取墻截面時，另一方向的墻可作為翼緣。取墻截面時，另一方向的墻可作為翼緣。 框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的梁v普通框架梁普通框架梁C，即兩端，即

19、兩端均與框架柱相連的梁均與框架柱相連的梁。v剪力墻之間的連梁剪力墻之間的連梁A，即兩端均與墻肢相連的即兩端均與墻肢相連的梁，梁，對墻肢產(chǎn)生平面內(nèi)對墻肢產(chǎn)生平面內(nèi)的約束彎矩的約束彎矩。v一端與墻肢相連，一端與墻肢相連，另一端與框架柱相連另一端與框架柱相連的梁的梁B，與墻肢相連的與墻肢相連的一端會對墻肢產(chǎn)生平一端會對墻肢產(chǎn)生平面內(nèi)的約束彎矩面內(nèi)的約束彎矩?？蚣芸蚣芗袅Y(jié)構(gòu)中的梁剪力墻結(jié)構(gòu)中的梁見圖見圖5-2 剛度計算見圖見圖530(1)(1)總剪力墻的剛度總剪力墻的剛度v總剪力墻抗彎剛度總剪力墻抗彎剛度EIw是每片墻等效抗彎剛度的總和，是每片墻等效抗彎剛度的總和，即：即：EIw=

20、EIeqi(2)(2)總框架的剛度總框架的剛度v總框架的剛度用其抗推剛度來衡量：總框架的剛度用其抗推剛度來衡量：CF=CFi總框架的抗推剛度是所有框架柱抗推剛度的總和?？偪蚣艿目雇苿偠仁撬锌蚣苤雇苿偠鹊目偤??？蚣艿目雇苿偠瓤蚣艿目雇苿偠菴F( (或剪切剛度，有時簡稱框架的剛度或剪切剛度，有時簡稱框架的剛度) )產(chǎn)生單位層間變形角所需的剪力產(chǎn)生單位層間變形角所需的剪力CF，CF可以由框架柱的可以由框架柱的D值求出，值求出，即：即：CF=h Di v總框架指所有梁、柱單元的總和；總框架指所有梁、柱單元的總和；(3)(3)總連梁的剛度總連梁的剛度(剛結(jié)體系剛結(jié)體系)v總連梁的剛度是所有連梁的剪切

21、剛度的總和；總連梁的剛度是所有連梁的剪切剛度的總和；v連梁指與剪力墻連接的梁，一般是剪力墻上下洞口之間的部連梁指與剪力墻連接的梁，一般是剪力墻上下洞口之間的部分，分，截面都較寬，剪切變形不可忽略；截面都較寬，剪切變形不可忽略；v在連梁和墻肢相交處形成剛性域在連梁和墻肢相交處形成剛性域(梁柱結(jié)合區(qū)不產(chǎn)生彈性變梁柱結(jié)合區(qū)不產(chǎn)生彈性變形的區(qū)域，或不產(chǎn)生彎曲變形和剪切變形的區(qū)域形的區(qū)域，或不產(chǎn)生彎曲變形和剪切變形的區(qū)域)，見圖，見圖8-6；v剛結(jié)體系的連梁是帶有剛性邊段剛結(jié)體系的連梁是帶有剛性邊段(即剛域即剛域)的梁。的梁。連接墻肢與框架的連梁連接墻肢與框架的連梁一端帶剛域；一端帶剛域；連接墻肢與墻肢

22、的連梁連接墻肢與墻肢的連梁兩端帶剛域，圖兩端帶剛域，圖5-145-15。剛域長度及帶剛域連梁的剛度計算見剛域長度及帶剛域連梁的剛度計算見pp259261，圖，圖8-7。l1 1 約束彎矩系數(shù)約束彎矩系數(shù) 剛結(jié)連梁兩端都產(chǎn)生單剛結(jié)連梁兩端都產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角時梁端所需施加的力位轉(zhuǎn)角時梁端所需施加的力矩，稱為梁端約束彎矩系數(shù)，矩，稱為梁端約束彎矩系數(shù)，以以m表示。表示。 （a a）兩端帶剛域：）兩端帶剛域： cibabalEImcibabalEIm6)1)(1 (166)1)(1 (16321312。0的影響如果不考 慮)(12)1)(1 (1)1)(1 (16233，取取剪剪切切變變形形；式式中中：l

23、GAEIbabacbabaclEIi（b b）一端帶剛域）一端帶剛域 令上式中令上式中b=0b=0，221312)1)(1 (16)1)(1 (16alEImaalEIml2 2 梁端約束彎矩梁端約束彎矩梁端有轉(zhuǎn)角梁端有轉(zhuǎn)角 時的約束彎矩：時的約束彎矩： M1212= =m1212 ； M2121= =m2121 n 總連梁的剛度總連梁的剛度v總連梁的剪切剛度是所有連梁的剪切剛度的總和，總連梁的剪切剛度是所有連梁的剪切剛度的總和，即：即：Cb=Cbi Cb i=(m12+ m21 )/ h p每根兩端剛結(jié)的連梁有兩個剛結(jié)點，每根兩端剛結(jié)的連梁有兩個剛結(jié)點，mijij指指m1212、m2121；

24、q每根一端剛結(jié)的連梁有一個剛結(jié)點，每根一端剛結(jié)的連梁有一個剛結(jié)點，mijij指指m1212；5.4.2 框剪結(jié)構(gòu)鉸結(jié)體系在水平荷載下的計算框剪結(jié)構(gòu)鉸結(jié)體系在水平荷載下的計算v外荷載在框架和剪力墻之間的分配由協(xié)同工作計算確定。外荷載在框架和剪力墻之間的分配由協(xié)同工作計算確定。v協(xié)同工作計算采用連續(xù)連桿法。協(xié)同工作計算采用連續(xù)連桿法。見圖見圖53 基本方法見圖見圖532(1)(1)將連桿切斷，曝露在各樓層標(biāo)高處的連桿集中力將連桿切斷，曝露在各樓層標(biāo)高處的連桿集中力PF，PFi簡化為連續(xù)分布力簡化為連續(xù)分布力pF(x)，pF(x)=PFi/h。(2)(2)總剪力墻相當(dāng)于置于彈性地基上

25、的梁，同時承受外荷總剪力墻相當(dāng)于置于彈性地基上的梁，同時承受外荷載載p(x)和和“彈性地基彈性地基”總框架對它的彈性反力總框架對它的彈性反力pF(x)。(3)(3)總框架相當(dāng)于一個彈性地基，承受著總剪力墻傳給它總框架相當(dāng)于一個彈性地基，承受著總剪力墻傳給它們的力們的力p pF(x)(x)。求出求出p pF(x)(x)后，即可求得剪力墻和框架的內(nèi)力、位移。后，即可求得剪力墻和框架的內(nèi)力、位移。協(xié)同工作微分方程的解及內(nèi)力v條件：框架一剪力墻兩者的變形相等：條件：框架一剪力墻兩者的變形相等：yw=yF(1)(1)基本方程及其解基本方程及其解利用材料力學(xué)中剪切梁及彎曲梁的內(nèi)力與位移關(guān)系利

26、用材料力學(xué)中剪切梁及彎曲梁的內(nèi)力與位移關(guān)系22)dxydCxpdxdyCCxVFFFFF（443322dxydIEpdxydIEdxdMVdxydIEMwwwwwwwwww2244)(dxydCxpdxydIEFww 求解側(cè)移求解側(cè)移y y( (x) )的基本微分方程的基本微分方程 Hx令：剛度特征值wwFIECH 基本微分方程的簡化為：基本微分方程的簡化為：wwIEHpdyddyd422244)(四階常系數(shù)線性微分方程四階常系數(shù)線性微分方程 “ ”是一個無量綱的量，稱作結(jié)構(gòu)剛度特征值是一個無量綱的量，稱作結(jié)構(gòu)剛度特征值，它是反映總框架和總剪力墻剛度比的一個參數(shù)。，它是反映總框架和總剪力墻剛度

27、比的一個參數(shù)。l當(dāng)當(dāng) 0時，為純剪力墻結(jié)構(gòu)；時，為純剪力墻結(jié)構(gòu)；l當(dāng)當(dāng) 時，為純框架結(jié)構(gòu)。時，為純框架結(jié)構(gòu)。(2)(2)內(nèi)力與位移公式內(nèi)力與位移公式通過求解微分方程可求得通過求解微分方程可求得 y、 VW 、 VF 、 MW它它們分別是變量們分別是變量 、 及荷載的函數(shù)。及荷載的函數(shù)。 為了計算方便，一般將各種荷載形式下的內(nèi)力與為了計算方便，一般將各種荷載形式下的內(nèi)力與位移作成計算圖表位移作成計算圖表(pp162164只列出倒三角形荷載只列出倒三角形荷載)。(3)(3)利用圖表計算框架利用圖表計算框架剪力墻的內(nèi)力和位移剪力墻的內(nèi)力和位移vy、Mw、Vw、是變量、是變量 、 及荷載的函數(shù)。及荷載

28、的函數(shù)。wwFIECH確定計算截面位置確定計算截面位置 ，一般取樓層位置。，一般取樓層位置。計算計算 ：由相應(yīng)的水平荷載形式查由相應(yīng)的水平荷載形式查pp162164圖表圖表5-335-35，得，得系數(shù)系數(shù) (y/fH)、(Mw/M0)、(Vw/V0)（均為（均為 截面處的值）。截面處的值）。 總剪力墻在總剪力墻在 截面的內(nèi)力和位移：截面的內(nèi)力和位移： 0000VVVVMMMMffyywWwwHH剪剪力力：彎彎矩矩：位位移移：fH、M0、V0為相應(yīng)荷為相應(yīng)荷載的墻頂位移、墻底載的墻頂位移、墻底彎矩、墻底剪力。彎矩、墻底剪力。 總框架的剪力：總框架的剪力： VF=VpVw 將將Mw、Vw分配給各片

29、墻分配給各片墻；VF分配給各根框架柱分配給各根框架柱。 剛結(jié)體系與鉸結(jié)體系的區(qū)別相同之處：總墻與總框架通過連桿傳遞相互作用力，相同之處：總墻與總框架通過連桿傳遞相互作用力，不同之處：在剛結(jié)體系中連桿對總墻的彎曲有約束不同之處：在剛結(jié)體系中連桿對總墻的彎曲有約束作用作用將連桿在反彎點切開后，除有軸向力將連桿在反彎點切開后，除有軸向力PFi外，還有剪外，還有剪力力Vi。將剪力對總剪力墻墻肢截面形心軸取矩，就得到對墻肢。將剪力對總剪力墻墻肢截面形心軸取矩，就得到對墻肢的約束彎矩的約束彎矩Mi ，圖，圖5-7。5.4.3 框架框架-剪力墻剛結(jié)體系在水平荷載下的計算剪力墻剛結(jié)體系在水平荷

30、載下的計算(跳過) 連桿軸向力連桿軸向力PFi和約束彎矩和約束彎矩Mi都是集中力，計算時將都是集中力，計算時將其在層高內(nèi)連續(xù)化其在層高內(nèi)連續(xù)化，圖，圖5-7 。 基本方程及其解n1、約束彎矩的等代荷載、約束彎矩的等代荷載約結(jié)束彎矩約結(jié)束彎矩m( (x) )使剪力墻使剪力墻x截面產(chǎn)生的彎矩：截面產(chǎn)生的彎矩：HxmdxxmxM)()(相應(yīng)的剪力及荷載：相應(yīng)的剪力及荷載： dxdyhmxhmxmdxxdMxVnkkijnkkijmm11)()()()()()(221)()()()(dxydhmdxxdmdxxdVxpnkkijmm上式之剪力及荷載上式之剪力及荷載稱為稱為“等代剪力等代

31、剪力”和和“等代荷載等代荷載”，其物，其物理意義為剛結(jié)連梁的約束彎矩作用所分擔(dān)的剪力和荷載。理意義為剛結(jié)連梁的約束彎矩作用所分擔(dān)的剪力和荷載。)/)/)/ )/22hmChmCCCCIECHIECCHIEhmCHIEHhmCHxijbijFbFmwwmwwbFwwijFwwijF（；（其其中中：（；（wwIEHpdyddyd422244)(得：得：n2、基本微分方程、基本微分方程引入符號：引入符號：n3 3、剛結(jié)體系的剛度特征值：、剛結(jié)體系的剛度特征值：wwbFIECCHv對鉸接體系，對鉸接體系，Cb=0。當(dāng)當(dāng) 0時，為純剪力墻結(jié)構(gòu)；時，為純剪力墻結(jié)構(gòu)；當(dāng)當(dāng) 時，為純框架結(jié)構(gòu)。時，為純框架結(jié)構(gòu)

32、。v對剛結(jié)體系，為了減少連梁配筋，設(shè)計中降低對剛結(jié)體系，為了減少連梁配筋，設(shè)計中降低連梁的剛度，連梁的剛度，用用 hEI代替代替El， h值一般不小于值一般不小于0.550.55。注：注： h僅在水平地震作用下的協(xié)同工作計算時取僅在水平地震作用下的協(xié)同工作計算時取0.55，在，在風(fēng)荷載作用下風(fēng)荷載作用下協(xié)同工作計算時仍取協(xié)同工作計算時仍取1.0。5.4.4 各剪力墻、框架和連梁的內(nèi)力計算各剪力墻、框架和連梁的內(nèi)力計算v由總剪力墻、總框架和總連梁內(nèi)力，求出各墻肢、各框架由總剪力墻、總框架和總連梁內(nèi)力，求出各墻肢、各框架柱及各連梁的內(nèi)力。柱及各連梁的內(nèi)力。剪力墻內(nèi)力 (1)(1)一般

33、取樓板標(biāo)高處的一般取樓板標(biāo)高處的M、V作為設(shè)計內(nèi)力。作為設(shè)計內(nèi)力。(2)(2)求出各樓板標(biāo)高求出各樓板標(biāo)高 （第（第j層）處的總彎矩層）處的總彎矩Mwj、剪力、剪力Vwj后，后，按各片墻的等效剛度進(jìn)行分配，第按各片墻的等效剛度進(jìn)行分配，第j層第層第i片墻的內(nèi)力為：片墻的內(nèi)力為：wjmieqiieqiiwjiwjmieqiieqiiwjiVIEIEVMIEIEM11(3)(3)對地震作用下對地震作用下框框- -剪結(jié)構(gòu)中框架樓層剪力進(jìn)行調(diào)整剪結(jié)構(gòu)中框架樓層剪力進(jìn)行調(diào)整框架框架內(nèi)力一般要比彈性計算值大，原因在于：內(nèi)力一般要比彈性計算值大，原因在于：v樓板在水平力作用下會有變形；樓板在水平力作用下會有

34、變形；v在地震作用下，剪力墻會出現(xiàn)塑性變形而剛度降低。在地震作用下，剪力墻會出現(xiàn)塑性變形而剛度降低。 各框架梁、柱內(nèi)力(1)(1)在按各樓板坐標(biāo)在按各樓板坐標(biāo) 計算計算V后，可得到樓板標(biāo)高處的后，可得到樓板標(biāo)高處的VF。(2)(2)用各樓層上、下兩層樓板用各樓層上、下兩層樓板標(biāo)高處的標(biāo)高處的VF，取平均值作為，取平均值作為該層柱中點的剪力，即該層柱中點的剪力，即:21,)1(jFjFFjVVV在在(4)(4) 按各柱按各柱D值的比例把調(diào)整后的總框架樓層剪力值的比例把調(diào)整后的總框架樓層剪力VFi分配給各分配給各柱，第柱，第j層第層第i根柱的剪力為：根柱的剪力為：2)1(11,Fjj

35、FmijijiFjmijijijicVVDDVDDV(5)(5)求得每個柱的剪力后，用求得每個柱的剪力后，用D值方法計算各桿件的內(nèi)力。值方法計算各桿件的內(nèi)力。0max2 . 05 . 1VVVVFiFFiVFi0.2V0的樓層，不調(diào)整。按的樓層，不調(diào)整。按計算計算得到的樓層剪力并行設(shè)計。得到的樓層剪力并行設(shè)計。VFi 0.2V0的樓層，按下兩式中的的樓層，按下兩式中的較小值調(diào)整較小值調(diào)整VFi。n框架樓層剪力一般按下列方法調(diào)整(pp101)：見圖見圖5-355-355.4.5 框剪結(jié)構(gòu)的受力和位移特征框剪結(jié)構(gòu)的受力和位移特征框剪結(jié)構(gòu)的受力和位移特征(1)(1)側(cè)向位移的特征側(cè)向位

36、移的特征v框架框架剪力墻體系的側(cè)向位移形狀，與結(jié)構(gòu)剛度特征值剪力墻體系的側(cè)向位移形狀，與結(jié)構(gòu)剛度特征值 有有很大關(guān)系：很大關(guān)系：見圖見圖533 很小很小(如如 1)，呈彎曲型，呈彎曲型 側(cè)移曲線像獨立的懸側(cè)移曲線像獨立的懸臂梁一樣。臂梁一樣。當(dāng)當(dāng) 較大較大(如如 6)，呈剪切型，呈剪切型變形的形狀類似框架。變形的形狀類似框架。當(dāng)當(dāng) =16時，呈彎剪型時，呈彎剪型界于彎曲和剪切變形之間，界于彎曲和剪切變形之間，下部略帶彎曲型，上部略帶剪切型。下部略帶彎曲型，上部略帶剪切型。(2)(2)荷載與剪力的分布特征荷載與剪力的分布特征剪力分配剪力分配以均布荷載為例。以均布荷載為例。見圖見圖534v 很小時，剪力墻幾乎承擔(dān)總剪力的全部。很小時，剪力墻幾乎承擔(dān)總剪力的全部。v當(dāng)當(dāng) 較大時，剪力墻承擔(dān)的剪力就減小了。較大時，剪力墻承擔(dān)的剪力就減小了。v當(dāng)當(dāng) 很大時，則框架幾乎承擔(dān)全部剪力。很大時，則框架幾乎承擔(dān)全部剪力。v框架和剪力墻頂部剪力不為零框架和剪力墻頂部剪力不為零( (兩者之和為零兩者之和為零) )。這是。這是因為相互間在頂部有集中力作用的緣故。因為相互間在頂部有集中力作用的緣故。v框架的