框剪结构设计主要思路 - 结构理论

《框剪结构设计主要思路 - 结构理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、框剪结构设计主要思路-结构理论框架-剪力墙结构，俗称为框剪结构。主要结构是框架，由梁柱构成，小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。框剪结构的变形为剪弯型众所周知，框

2、架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。一、水平荷载主要由剪力墙承受从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，约80%以上用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点，二者通过水平刚度

3、较大的楼盖协同工作，在水平作用下呈弯剪型位移曲线，层间变形趋于均匀，比纯框架结构侧移小，非结构性破坏轻，其中剪力墙为主要抗侧力构件，框架起到二级防线作用，比剪力墙体系延性好，布置灵活。因此，框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远，当结构遭遇强烈地震时，剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服，在出铰部位刚度大幅降低，刚度沿竖向发生突变，在塑性铰区发生塑性转动，从而带动上部的墙体发生刚体位移，再加上弯曲变形，顶部侧移激增，给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。而此刻结构的层间

4、侧移角还远小于框架的弹性变形值，框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。剪力墙和框架之间刚度比值的变化也会引起地震作用的重新分配，增加了框架的负担，使得框架的延性降低，无法有效地担当起二道防线的作用。另外，框剪结构多用于10～25层左右的商住楼，根据工程设计实践，这一类层数的房屋自振周期大都在0.7～1.7s，与某些地区的地震卓越周期较接近。如1985年墨西哥太平洋岸的8.1级地震，共有164幢6～20层的房屋倒塌，其中倒塌率最高是10～15层的建筑，而5层以下和25层以上的破坏较轻。在1975年我国海城地震、1977年罗马尼亚的弗兰恰

5、地震(卓越周期1.4s?)中，倒塌最多的也是十几层的建筑物。当楼层多于14层时，地震力的大小和破坏率都有一个明显的陡然增大的趋势。因此，采取一些经济实用的方法来改善框剪结构的抗震性能，提高结构的可靠度就显得尤为必要。结构控制理论为多种建(构)筑物的抗震设计提供了一条有效可行的新途径。二、改善框剪结构抗震性能的有关措施综述结构控制理论将结构的弹塑性分析与抗震相结合、抗震与消震相结合、能动控制与设计相结合，通过主动或被动的控制措施，调整结构的刚度、强度和质量分布，控制结构实现最佳耗能机构，以增大结构的延性和耗能能力，增强结构对地震作用

6、下强迫变形的适应能力，使其满足抗震设防三水准要求。抗震结构按两阶段设计，即在弹性阶段按强度控制，在弹塑性阶段按变形控制。这样设计的结构，既有一定的强度，又具有较大的延性和耗能能力，能一定程度地适应强烈地震使结构产生的强迫变形。三、提高剪力墙抗震性能1、将剪力墙做成四周有梁柱的带边框墙。边框(明框和暗框)可阻止斜裂缝向相邻发展，还可在墙板破坏后作承重构件代替墙板承重且有一定延性。边框应具有足够的斜截面受剪承载力，以承担因墙身通裂对边框梁柱引起的附加剪力。2、控制每肢墙的高宽比。必要时可设结构洞口或结构竖缝使变成双肢墙或多肢墙,可控制

7、裂缝和屈服部位出现在结构竖缝和洞口连梁处，形成耗能机构，同时使原剪力墙一分为二，刚度降低，避免发生剪切破坏和底部墙体过早屈服。3、剪力墙的刚性连梁，其跨高比往往仅为1左右。而试验表明：当连梁的跨高比为5时，延性和耗能很好，连梁两端相对竖向位移的延性系数都在8以上，滞回曲线也相当饱满；当跨高比降至1时，延性系数则降至3左右，滞回曲线严重捏扰，耗能很小，最后弯剪破坏。因此，需要对它的组成和构造采取一定措施。措施之一是在1/2梁高的中性面上留一水平通缝，在缝的上、下两侧各埋置钢板，钢板上开有椭圆形螺栓孔，用高强螺栓把两钢板连结。在竖载、

8、风载和小震下，高强螺栓把水平通缝分开的两部分连梁连结成整体工作，使连梁具有一定的”刚性”。在大震作用时,两钢板发生相对滑动，原来跨高比为1的刚性连梁将被分成两根跨高比为2的小梁协同工作，试验表明,这样可使延性系数由原来的3提高为10左右。四、提高框