框架-抗震墙结构的抗震设计

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1、4.6框架-抗震墙结构的抗震设计4.6.1框架-抗震墙结构的受力特点和抗震设计方法纯框架结构，由于柱轴向变形所引起倾覆状的变形影响是次要的，由D值法可知，框架结构的层间位移与层间总剪力成正比，自下而上，层间剪力越来越小，因此层间的相对位移，也是自下而上越来越小。这种型式的变形与悬臂梁的剪切变形相一致，故称为剪切型变形。(1)框架-抗震墙结构的受力特点抗震墙单独承受侧向荷载时，则抗震墙在各层楼面处的弯矩，等于该楼面标高处的倾覆力矩，该力矩与抗震墙纵向变形的曲率成正比，其变形曲线将凸向原始位置。由于这种变形与悬臂梁的弯曲变形相一致，故称为弯曲型变形框架-抗震墙结构是由变形特点

2、不同的框架和抗震墙组成的，由于它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起，它们不能自由变形，结构的位移曲线就成了一条反S曲线，其变形性质称为弯剪型。水平力在框架与抗震墙之间的分配（a）框墙体系总剪力（b）抗震墙架分担的剪力（c）框架分担的剪力(2)水平力在框架与抗震墙之间的分配在下部楼层，抗震墙位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，抗震墙承担大部分剪力；在上部楼层则相反，抗震墙位移越来越大，有外倾的趋势，而框架则呈内收趋势，框架拉着抗震墙按剪切型曲线变形，框架承担水平力以外，还将额外承担把抗震墙拉回来的附加水平力。抗震墙因为给框架一个附加水平力而承受负剪力。由此可见上部

3、框架结构承受的剪力较大，如图所示。框架与抗震墙剪力分担的水平剪力、将沿结构高度发生变化，但总有。在结构的底部，框架所承受的总剪力总等于零，此时由外荷载产生的水平剪力全部由抗震墙承担。在结构的顶部，总剪力总等于零，但和均不为零，两者大小相等，方向相反。4.6.2框架-抗震墙结构计算的基本假定及计算简图在竖向荷载作用下，框架和抗震墙分别承受各自传递范围内的楼面荷载。在水平地震作用下，框架和抗震墙由于各层楼板的连接作用而在水平方向上协调变形，共同工作。其内力空间超静定问题，和侧移的分析，是一个复杂的要精确计算十分困难。基本体系的简化为简化计算，通常将其简化成平面结构来分析。计算

4、这种结构可采用力法或微分方程法。计算时一般采用下面的基本假定：(1)楼板结构在其自身平面内的刚度为无穷大，平面外的刚度忽略不计；(2)结构的刚度中心与质量中心重合，结构不发生扭转；(3)框架与抗震墙的刚度特征值沿结构高度方向均为常数。由以上假定可知，在水平荷载作用下，在同一楼层处，各榀框架和抗震墙的侧移是相等的。因此可以将房屋或变形缝区段内所有与地震作用方向平行的抗震墙合并在一起，组成“综合抗震墙”，将所有这个方向的框架合并在一起，组成“综合框架”。将“综合框架”和“综合抗震墙”移到同一个平面内进行分析。在楼板标高处用刚性连杆连接，以代替楼板和连系梁的作用。计算简图如图4

5、-24所示。连杆与抗震墙的连结形式取决于连系梁的刚度。当抗震墙平面内的连系梁刚度较大，可以起到约束转动作用时，抗震墙与框架之间用刚性铰结杆连接（图4-24a）；如果连系梁截面尺寸较小，不能起到约束转动作用时，抗震墙与框架之间用弹性铰结杆连接（图4-24b）。（a）（b）图4-24框-墙体系计算简图4.6.3框架-抗震墙结构简化计算要点对于综合框架部分，令为综合框架的角变抗侧移刚度，即框架结构产生单位剪切角时所需的水平剪切力，即：1.基本计算方程及刚度特征值式中:──高度处综合框架所承受的水平剪力。---是一个无量纲的量可知与综合抗震墙抗弯刚度及综合框架的抗侧移刚度有关，故

6、称为框架-抗震墙结构的刚度特征值越小说明框架刚度越弱，抗震墙刚度占主要成分，此时整个框-墙体系接近弯曲型；反之，越大说明抗震墙很弱，框架占主要成分，此时整个体系接近弯曲型。为综合抗震墙的截面等效抗弯刚度，即各榀抗震墙的截面等效抗弯刚度之和。──2.综合框架总剪力的修正在工程设计中，应当考虑由于地震作用等原因，可能使抗震墙出现塑性铰，从而使综合抗震墙的刚度有所下降，根据超静定结构内力按刚度分配的原则，框架承受的水平荷载会有所提高。另外，考虑到抗震墙的间距较大，楼板变形会使中间框架承受的水平荷载有所增加。因此框架-抗震墙结构中框架所承受的地震剪力不应小于某一限值，以考虑这种不

7、利因素的影响。《抗震规范》规定，侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构，任一层框架部分的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20％和按框架-抗震墙协同工作分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1．5倍二者中的较小值，即：(1)对于的楼层，该层框架部分的地震剪力取；(2)对于的楼层，该层框架部分的地震剪力取下式中较小者：式中──框架部分层间剪力的最大值；──结构底部的总剪力。此项规定不适用于部分框架柱不到顶，使上部框架柱数量较少的楼层。3.单榀抗震墙、框架柱柱内力的计算当求出综合抗震墙和综合框架的内力以后，应分别按刚度将各