框架剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作計算.ppt

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 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 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。,框架剪力墻結(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。 重點內(nèi)容： 計算簡圖； 剛度特征值(相當(dāng)于整體系數(shù)),框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計算是在結(jié)構(gòu)動力計算之后，框架和剪力墻計算之前進(jìn)行的。 計算目的：所有的框架和所有的剪力墻各承擔(dān)多少地震力,框-剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計算,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,能者多勞,內(nèi)力不直接按剛度分配,5.4.1 簡化假定及計算簡圖,基本假設(shè)： 1、樓板在自身平面內(nèi)的剛度無窮大。 2、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： 總框架的層間剪力再按剛度分給每根柱 總剪力墻的層間剪力和彎矩分給每片墻 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,連梁兩端 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,總剪力墻和總框架的抗推剛度計算：,各片剪力墻的等效抗彎剛度,比較:柱的抗推剛度,剛度特征值,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,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)）。,總框架和總剪力墻共同的側(cè)移,框架和剪力墻的內(nèi)力-補(bǔ)充材料,1、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,剪力墻剪力,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)反彎點法，可求得梁、柱內(nèi)力,剪力墻剪力：,剪力墻彎矩：,框-剪結(jié)構(gòu)中框架的抗震等級,抗震規(guī)范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。 大小對框剪內(nèi)力分配、側(cè)移的影響為： 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：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 =16時：兩者的比例相當(dāng)，變形曲線為彎剪型。,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力分布,Vp (外荷載),Vw (墻中剪力),Vf (框架中剪力),不同的特征值：=0(純剪力墻)； =(純框架)；=1-6,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。因為變形協(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)。,剪力墻位移與的關(guān)系,頂點位移,頂部,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),剪力墻中剪力與的關(guān)系,底部截面總剪力,絞結(jié)體系：,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,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(連續(xù)梁)在豎向荷載下的內(nèi)力調(diào)幅（方法(1) 4.6.5節(jié)）。 2、框-剪結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整（方法(1) 5.4.4節(jié)）。 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（用方法(1)或方法(2) 7.3.1節(jié)）。,兩類調(diào)幅(調(diào)整)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(兩類梁)彎矩的調(diào)幅 出現(xiàn)塑性鉸后，聯(lián)系梁的剛度降低。 設(shè)計前降低其剛度(最低可為0.5EI) 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。 2.框架內(nèi)力的調(diào)整 理由：地震中，剪力墻剛度降低后，框架受力增加 方法：限制框架承受剪力不低于底層總剪力的20，或者不低于某層最大剪力的1.5倍(公式5-41),PKPM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?！?注意：0.2Q0調(diào)整的放大系數(shù)只針對框架柱的彎矩和剪力，不調(diào)整軸力。 SATWE數(shù)據(jù)文件：SATINPUT.O2Q中按照樣本格式給出各樓層調(diào)整系數(shù),考慮扭轉(zhuǎn)后剪力的分配,等于平移(按剛度)分配的結(jié)果乘以扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)。 扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)可能大于1，也可能小于1。 考慮扭轉(zhuǎn)以后，各片結(jié)構(gòu)(墻)的剪力可能增加也可能減小。,關(guān)于扭轉(zhuǎn)問題的討論(P.140),在水平方向上：距離扭轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)的單元，扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)越大(扭轉(zhuǎn)影響也越大) 在垂直方向上：各層的剛度中心不一定在同一個垂直線上，所以各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)可能不同。 分母中