5 框架、剪力墙、框剪结构的近似计算方法与设计概念1

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1、第5章框架、剪力墙、框架-剪力墙结构的近似计算方法与设计概念PPT:soilfoundation@163.com(password:foundation)周葆春工学博士Email：zhoubcxynu@163.com15.1计算基本假定5.2框架结构的近似计算方法5.3剪力墙结构的近似计算方法5.4框架-剪力墙（筒体）结构的近似计算方法5.5扭转近似计算25.1计算基本假定高层建筑实际结构是复杂的空间受力体系，它是由水平的刚性楼板和竖向的受力构件（框架柱、剪力墙、筒体）组成的空间结构。实际荷载也是很复杂的，钢

2、筋混凝土结构又会有开裂、屈服等现象，并不是弹性匀质材料。即便使用电子计算机计算，可以按照三维受力状态来进行结构内力和位移分析，要对多、高层建筑结构作精确计算也是十分困难的。尤其在设计方案计算和估算时进行手算，需要对结构进行简化并做出基本假定，得到合理的计算图形，以便简化计算。本节只讨论一些结构计算中的基本简化原则。针对各种具体结构计算方法，还有一些各自的假定，将在以后章节中进行讨论。这些假定主要体现在以下五个方面：31．弹性工作状态假定2．水平荷载作用方向假定3．平面结构假定4．楼板在自身平面内刚度无限大的假

3、定5．高层建筑结构底部嵌固假定41.弹性工作状态假定线弹性分析方法是最基本的结构分析方法，也是最成熟的方法，可用于所有高层建筑结构体系的计算分析。理论分析、试验研究和工程实践表明，在承载能力极限状态和正常使用极限状态，线弹性分析结果可以满足工程精度要求，保证结构安全。该假定认为，结构在永久荷载作用和可变荷载作用下，从整体上看处于弹性工作状态，其内力和位移按弹性方法计算。因为是弹性计算，叠加原理可以用，不同荷载作用时，可以进行内力组合。某些情况下可以考虑局部构件的塑性变形内力重分布，以及罕遇地震作用下的第二阶段

4、验算，此时结构均已进入弹塑性阶段。现行规范的设计处理方法仍多以弹性计算的结果通过调整或修正来解决。52.水平荷载作用方向假定实际风荷载及地震作用方向是随意的、不定的。但是，在结构计算中常常假设水平力作用在结构的主轴方向。对互相正交的两个主轴x方向及y方向，分别进行内力分析。在矩形平面中，主轴分别平行于两个边长方向，如上图。在其他形状的平面中，可根据平面几何形状和尺寸确定主轴方向。63.平面结构假定任何结构都是一个空间结构。但对框架、剪力墙及框架-剪力墙结构体系而言，大多数可以把空间结构简化为平面结构，使计算大

5、大简化。这里作了两个假定：(1)一片框架或一片墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略不计。因此，整个结构可以划分成若干平面结构，共同抵抗与平面结构平行的侧向荷载，垂直于该平面方向的结构不参加受力。(2)各个平面抗侧力结构之间通过楼板互相联系并协同工作。784.楼板无限刚度假定楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无限大的平板。楼板平面外的刚度很小，可以忽略不计。在目前高层建筑结构计算中，一般都假定楼板在自身平面内的刚度无限大，在水平荷载作用下楼盖只有刚性位移而不变形。所以在构造设计上，

6、要使楼盖具有较大的平面内刚度。再者，楼板的刚性可保证建筑物的空间整体性能和水平力的有效传递。房屋高度超过50m的高层建筑采用现浇楼盖比较可靠。95.高层建筑结构底部嵌固假定高层建筑结构计算中，一般假定结构底部嵌固。主体结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结构的剪力全部传递给地下室结构。因此，对作为主体结构嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载能力应加以控制。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002规定：当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下

7、室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。10嵌固部位楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜低于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%；地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。一般情况下，这些控制条件是容易满足的。当地下室不能满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规定时，有条件时可增加地下室楼层的侧向刚度，或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位

8、，如筏形基础顶面或箱形基础顶面等。11内力分析时要解决两个问题在上述假定下，内力分析时要解决两个问题：（1）水平荷载在各片抗侧力结构间的分配。荷载分配和各片抗侧力结构的刚度有关，刚度愈大的结构单元分配到的荷载愈多。不能按照受荷载面积计算各片抗侧力结构的水平荷载。（2）计算每片抗侧力结构在所分到的水平荷载作用下的内力及位移。这两个问题将按照框架结构、剪力墙结构及框架一剪力墙结构依次在以后几节中详细讨论