《框剪结构设计》PPT课件

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1、第三章框架-剪力墙结构§1框架-剪力墙协同工作一、概述剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁由楼、屋盖连系起来，形成整体，使框架与剪力墙协同工作。框架柱端柱由于剪力墙的存在,使整栋建筑物侧向刚度增大,地震时结构变形及水平位移减小,非结构破坏减轻。剪力墙—由墙板与周边的梁、柱结合在一起而形成带边框的剪力墙，水平呈哑铃形，剪力墙数量少、受力大、配筋要高。（主要的抗侧力构件）梁两端均与剪力墙连接的梁框架梁剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙柱—截面小、用料省、侧向刚度小。一端与剪力墙、一端与框架连接的梁这种梁与墙的连结刚度大,在水平力作用下，会由于弯曲变形很大

2、而出现很大的弯矩和剪力后首先开裂、屈服，进入弹塑性工作状态，因此在计算时，要将此类连梁的刚度进行折减。二、协同工作的基本概念1、框剪结构水平位移的特征剪力墙结构：弯曲型，层间变形上大下小框架结构：剪切型，层间变形上小下大剪弯型弯剪型框架与剪力墙结构两者单独变形性质的不同，从而导致在水平位移过程中的相互约束。剪切型弯曲型框剪结构：通过刚性楼面协同工作剪力墙框架框架-剪力墙不同结构的变形图2、协同工作A、位移上部：框架的层间位移比剪力墙小，框架协助剪力墙工作，使变形协调如图中虚线所示，故框架较剪力墙承担的剪力大，但水平剪力上部本来就小，故框架内力并不大。底

3、部：剪力墙的位移比框架小，剪力墙将协助框架工作以调整位移，则剪力墙承受的水平剪力越接近底部越大。由于底部剪力大，则框架剪力墙的协同工作对框架的受力极为有利。剪力墙框架框架-剪力墙不同结构的变形图B、内力上部：框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力。因此，在上部楼层，即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力。底部：框架承受的水平剪力减小。C、节省材料剪力墙框架框架-剪力墙不同结构的变形图注意事项纯框架结构设计完后，如果又增加了剪力墙，问结构是否安全？框架结构中有电梯井或局部有剪力墙，问是否能按纯框架结构进行

4、设计？三、荷载首先求出水平力在各榀框架和剪力墙之间的分配然后再分别计算各榀框架或剪力墙的内力水平荷载竖向荷载框架剪力墙1、基本假定楼盖结构在自身平面内的刚度为无穷大，平面外的刚度可忽略不计；水平力的合力通过结构的抗侧刚度中心，即结构没有整体扭转；框架和剪力墙的结构刚度参数沿高度方向均为常数。根据以上假定：所有框架等效为综合框架所有剪力墙等效为综合剪力墙所有连梁等效为综合连梁楼盖的作用是保证各片平面结构具有相同的水平位移。四、基本假定和计算简图2、确定计算简图综合剪力墙连梁链杆(刚性楼盖)综合框架两片双肢墙五榀框架yx结构在y方向上受力（铰结体系）结构在

5、x方向上受力(刚结体系）yxxyyx刚结体系——当连梁的刚度较大时铰结体系——当连梁的刚度较小，转动刚度较小时，可忽略连梁对剪力墙的转动约束作用综合框架（四榀）综合剪力墙（四片单肢墙）刚性连杆综合框架（五榀）综合剪力墙（两片双肢墙）铰接连杆综合剪力墙刚度=每片剪力墙等效抗弯刚度的和；即五、综合剪力墙及综合框架刚度计算1、综合剪力墙刚度计算2、综合框架刚度计算框架抗推刚度的定义：产生单位层间变形角所需的推力同一层内框架柱的抗侧移刚度综合框架刚度=所有柱抗推刚度的总和框架抗侧刚度考虑柱轴向变形的修正__仅考虑梁、柱弯曲变形时框架的顶点位移；__仅考虑柱轴向

6、变形时框架的顶点位移；实际工程中，各层的和值可能不同，如果相差不大，可用加权平均方法得到平均值。§2框架-剪力墙铰接体系协同工作计算协同工作计算采用连续连杆法综合框架综合剪力墙综合框架综合剪力墙综合框架综合剪力墙相当于弹性地基梁相当于弹性地基将集中荷载在层高内连续化：预备知识：材料力学计算公式微分方程的建立力的平衡条件得以剪力墙变形曲线为未知量的4阶微分方程令：－结构刚度特征值引入两个符号：框剪结构总高度称为结构刚度特征值。是反映总框架和总剪力墙刚度之比的一个参数，对框架-剪力墙的受力和变形都有很大影响。整理得四阶常系数非齐次线性微分方程微分方程的求解

7、齐次方程的解特征方程齐次方程的通解特解微分方程的通解求解待定系数剪力墙底部剪力墙顶部倒三角形荷载均布荷载顶部集中荷载积分待定系数以均布荷载作用为例同理可求得在倒三角形荷载和顶点集中荷载作用下的积分系数微分方程的解根据结构刚度特征值和楼层相对高度求得剪力墙位移总剪力墙弯矩计算根据结构刚度特征值和楼层相对高度求得剪力墙弯矩总剪力墙剪力计算根据结构刚度特征值和楼层相对高度求得剪力墙剪力以综合剪力墙为隔离体，建立以为未知量的微分方程：求得墙的内力（M、V）框架与剪力墙的位移相等框架的水平剪力（V）用图表直接查用，既方便又快捷。（P120-122）倒三角分布荷载

8、下位移系数§3框架-剪力墙结构刚接体系协同工作计算相同之处——总剪力墙与总框架通过连杆传递之间