浅议高层框架剪力墙结构设计应用

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1、浅议高层框架剪力墙结构设计应用　　摘要：通过对框架剪力墙概念的阐述，并对其受力特征和非线性反应进行了分析，从而进一步说明了框架剪力墙设计的注意事项，改善抗震性能以确保稳定和安全。关键词：框架剪力墙高层结构设计Abstract:Basedontheframeshearwallconcept,anditsmechanicalcharacteristicsandnonlinearresponsesareanalyzed,whichfurtherillustratesthemattersneedingattentionindesignofframeshearwall

2、,seismicperformanceimprovedinordertoensurethestabilityandsecurity.Keywords:Designofframeandshearwallhigh-risestructure中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点，在高层建筑中得到了广泛应用。一、受力特性分析和影响因素：1.110框－剪结

3、构体系的工程应用表明，框－剪结构是框架和剪力墙两种结构的有机结合。剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征，位移越往上增大越快，成外弯形开口曲线。而在框－剪结构中，框架和剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼盖连接在一起共同抵抗水平力，结构水平位移特征处于框架和剪力墙之间，为反S型曲线，是弯剪型。因此，在框剪结构中，剪力墙在下部楼层变形小，承担了近80%以上的水平剪力，而在上部楼层，框架变形小，可以协助剪力墙工作，抵挡剪力墙的外拉变形，从而承受很大的水平剪力。所以，框剪结构是框架和剪力墙两种结构水平变形的有机协调，从而达到减少结构变形，增强结构侧向刚度，提高结构

4、抗震能力的目的，在结构设计中具有很强的适用性。框－剪结构中框架、剪力墙的受力特性可以用结构刚度特性值λ，即框架刚度与剪力墙刚度的比值来表达。若忽略连梁约束和轴向变形的影响，有：式中:H为建筑总高度；Cf为框架平均总刚度；EwIw剪力墙折算总抗侧刚度。1.2影响因素的探讨：框－剪结构中,剪力墙的布置和用量是由框架、剪力墙的受力特性并结合建筑物的功能、布置来决定的。因此，影响剪力墙用量的因素应主要从以下几个方面加以考虑。10（1）剪力墙的用量与框一剪结构的平面布置有关。剪力墙是框－剪结构中主要抗侧力构件，一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置。（2）剪力墙

5、的用量与结构自振周期密切相关。结构自振周期随剪力墙刚度增大而变短，对于比较正常的框－剪结构，结构自振周期大致为：T1=(0.08~0.12)n；T2≈(1/3~1/5)T1；T3≈(1/5~1/7)T1式中:T1，T2，T3分别为结构第1、2、3自振周期;n为建筑物总层数。（3）剪力墙用量与结构地震力大小直接相关。结构总水平地震作用随剪力墙刚度的增大而加大，对于截面尺寸、结构布置都比较正常的结构。当结构底部剪力小于上述数值时，宜适当增加剪力墙用量，提高结构刚度，适当增大地震力以保证安全；反之，地震力过大，宜适当减少剪力墙用量，

6、以求得合适的经济技术指标。二、框架一剪力墙结构的非线性反应分析10钢筋混凝土框架一剪力墙结构，在强烈地震作用下能有效地通过反复的非弹性变形耗散地震能量，是一种较好的抗震结构体系。然而目前的抗震设计规范尚有其不足之处，许多按规范设计的钢筋混凝土框架剪力墙结构房屋，仍然遭到不同程度的甚至是达到失效的严重非结构或结构破坏。因此钢筋混凝土框架一剪力墙结构的非线性分析受到了重视，国内外学者开展了大量的相关研究。2.1分析模型多竖向杆单元模型是一种进来国内外研究较多的非线性分析模型，它将墙的轴向变形、弯曲变形用多垂直杆模拟，剪切变形用一个剪切弹簧模拟。图-多竖线单元分析

7、模型如图所示的多竖向杆单元分析模型，根据墙横截面的应力分布状态，取五根竖向杆，两侧向竖向杆单元代表两边界柱的轴向刚度，内部竖向杆单元代表中间墙板的轴向刚度。墙单元的弯曲刚度由所有竖向杆整体给出。墙体的剪切刚度由图中的水平弹簧提供。五根竖向杆中的中间竖向杆为剪切拉压杆，左右两边杆为屈服拉压杆，左右中间杆为开裂杆，但它们也可能全是弹性杆，也可能只有左右两边杆为开裂杆，这取决于荷载作用情况。对于与框架一剪力墙平行的框架梁，即纵向梁构件采用带非线性转动弹簧的线弹性弹簧梁单元模拟。对于柱单元则假定其只发生非弹性弯曲变性而不发生非弹性轴向变形。对于框架一剪力墙结构中的横

8、向梁两端承受着不同的竖向位移，并且由于节点的转动和两