高层建筑结构与抗震常见问题解答第7章 框架—剪力墙内力与位移计算

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1、第七章框架—剪力墙协同工作的特点1．框架—剪力墙结构的侧向位移有何特点？答：框架—剪力墙结构的侧向位移特点：如图1（a）所示，在水平荷载作用下，框架的变形曲线是以剪切变形为主，称为剪切型曲线；而剪力墙是竖向悬臂梁，在水平荷载作用下，其变形曲线以弯曲变形为主，所以称为弯曲型曲线（1（b））。但是当框架和剪力墙由自身平面内刚度很大的楼盖连接成整体结构，即框架—剪力墙结构时，楼盖则迫使二者在同一楼层上必须保持相同的位移，从而共同工作，此即协同工作。框架—剪力墙结构的变形曲线既不是弯曲型，也不是剪切型，而是介于二者之间的一种状况（图1（c）），称之为弯剪型曲线。图1（d）中，在共变点

2、A以下，剪力墙的侧移小于框架，剪力墙控制着框架，变形类型呈弯曲型；在共变点A以上，框架的侧移小于剪力墙的侧移，框架控制着剪力墙，变形呈剪切型。故整个框－剪结构的变形曲线类型上剪下弯，整体属弯剪型，为反S形。随着体系中剪力墙和框架的相对数量和抗侧刚度的比值的不同，框－剪结构侧移曲线的形状将发生变化。(a)框架自由变形(b)剪力墙自由变形(c)框架与剪力墙共同变形(d)框架、剪力墙、框架—剪力墙结构变形曲线图图12．框架—剪力墙结构的荷载分布有何特点？答：框架—剪力墙结构的荷载分布特点：图2(a)外荷载(b)剪力墙承受的荷载(c)框架承受的荷载在框架—剪力墙结构中，框架和剪力墙的

3、变形必须协调，这样，二者都有阻止对方自由变形的趋势，必然会在二者之间产生相互作用力，导致框架与剪力墙的荷载和剪力分配沿结构高度方向不断变化，且荷载分布形式与外荷载形式也不一致。图2为均布荷载作用下，框架—剪力墙结构的荷载分配示意图。从图中不难看出，剪力墙下部承受的荷载大于外荷载，到了上部，荷载逐渐减小，顶部作用有反向的集中力。而框架下部承担的荷载明显小于剪力墙承受的荷载，且与外荷载作用方向相反，说明框架在下部实际上是加大了对剪力墙的负担；越往上部，框架承受的荷载逐渐变为与外荷载作用方向一致，说明框架在上部对剪力墙起卸荷作用；框架顶部亦作用有集中力，它与剪力墙上部的集中力大小相

4、等，方向相反。3．框架—剪力墙结构的剪力分布有何特点？答：框架—剪力墙结构的剪力分布特点：在均布水平荷载作用下，楼层的总剪力是按三角形分布的（图3（b）），框架和剪力墙分配到的层剪力分别如图（c）、（d）所示。剪力墙在下部承受大部分剪力，往上迅速减小，到上部可能出现负剪力；而框架的剪力在下部很小，向上层剪力增大，在结构的中部大约距结构底部0.3H～0.6H处（H为结构总高），达到最大值，然后又逐渐减小，但上部的层剪力仍然相对较大。因此，框架—剪力墙结构的剪力分布具有如下特点：1）框架上下各层的层剪力趋于均匀，而剪力墙上下各层剪力很不均匀。均布荷载作用下，单纯框架所承受的水平剪

5、力上小下大。而在框剪结构中，由于剪力墙分担水平剪力的作用，使框架的受力状况和内力分布得到改善。主要表现为，框架在房屋上部所承受的水平剪力有所增加，在框架下部所承受的水平剪力减小，结果是框架承受的水平剪力上、下分布比较均匀（图3（d）），沿高度方向各层梁柱弯矩的差距减小，截面尺寸不致有过大的变化，有利于减少构件的规格型号。2）框架剪力Vf与剪力墙剪力Vw的分配比例随截面所在位置的不同而不断变化。其中，剪力墙在下部受力较大，而框架在中部受力较大，所以设计框剪结构时应着重底部和中部。3）结构的顶部，尽管外荷载所产生的总剪力应该等于零，但框架和剪力墙的顶部剪力均不为零，它们大小相等，

6、方向相反。这是由于相互间在顶部有集中力作用（图2）的缘故。在框架结构中，层剪力按各柱的抗侧刚度在各柱间分配；在剪力墙结构中，层剪力按各片墙的等效抗弯刚度在各片墙间分配；但在框－剪结构中，水平力却按着协同工作进行分配。此外，框架和剪力墙之间的协同工作是借助于楼盖结构平面内的剪力传递实现的，这就要求楼板应能传递剪力，因此，在框剪结构中，楼盖结构的整体性和平面内刚度必须得到保证，尤其顶层还要传递相互作用的集中剪力。这是设计时应当注意的地方。(a)总荷载(b)总剪力Vp(c)框—剪结构中剪力墙剪力V(d)框—剪结构中框架剪力Vf图3均布荷载作用下的剪力分配示意图4．框架一--剪力墙协

7、同工作具哪些特点？答：框架一剪力墙协同工作具有以下特点：（1）在房屋的上部，框架“帮”剪力墙在房屋的上部（即A点以上），单独剪力墙的变形大于单独框架的变形。但在框架—--剪力墙结构中，由于楼板的约束作用使得框架和剪力墙共同变形，两者变形协调后，剪力墙的变形从a减小到c，而框架的变形从b加大到c，这说明在结构的上部，框架将剪力墙向里拉，变形减小，从而剪力墙的受力要比单独受力时小，而框架的受力恰好相反，比单独受力时加大，因此，在房屋的上部，框架帮了剪力墙的忙。（2）在房屋的下部，剪力墙“帮”框架在房屋下部(