框—剪结构在地震荷载下优化设计

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1、框—剪结构在地震荷载下优化设计　　摘要：通过对框架—剪力墙结构的受力分析，探讨了剪力墙刚度与地震荷载之间的关系，提出了确定剪力墙合理数量的方法，同时提出了剪力墙的合理布置方案。Abstract:Throughthestressanalysisoftheframe-shearwallstructure,discussestherelationshipbetweentheshearwallrigidityandseismicload,pointsoutthemethodtodeterminether

2、easonablevolumeofshearwall,atthesametime,putsforwardthereasonableshemeofarrangement.关键词：框架—剪力墙，剪力墙数量，刚度，剪力墙布置Keywords:frame-shearwall,quantityofshearwall,rigidity,arrangementofshearwall中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：6最近几年，世界各地相继发生地震，人员伤亡惨重。从某种意义上讲，致命的不是地震，而是在

3、地震中倒塌的建筑物。因此建筑物的抗震设计非常重要。框架—剪力墙结构在高层建筑的结构设计中被大量采用，此结构中剪力墙的刚度较大，主要承担地震荷载。本文通过对框架—剪力墙结构的受力分析，提出了剪力墙合理数量的确定方法，并从几个方面提出了剪力墙的合理布置方案。1.框架—剪力墙结构的受力分析对于独立的剪力墙结构可将其视为一空腹的悬臂梁，如果在相邻层的反弯点处将其切开，则可形成一剪力块，其变形是由剪力所引起的。而对于独立的剪力墙结构。可将其视为一垂直于地面的悬臂梁，其变形主要是由弯矩引起的。而在框架—剪力

4、墙结构中，相当于用连杆将框架和剪力墙连成一个组合体系，构成了协同工作，他们不能单独弯曲变形或剪切变形，因此，框架—剪力墙结构的变形曲线为弯剪型，其水平位移特征居于框架和剪力墙之间。因此，在框架—剪力墙结构中，如果剪力墙的刚度很大时，组合体系的变形将接近剪力墙的变形，如果框架的刚度很大时，组合体系的变形将接近框架的变形。故在底部剪力墙将协助框架工作，以减少框架的变形，在顶部框架将协助剪力墙工作，以减少剪力墙的变形。所以，由以上我们可以得知，框架—剪力墙结构中，框架主要承担竖向使用荷载，而剪力墙刚度

5、较大，主要承担地震荷载。2.剪力墙合理数量的确定在地震时，高层建筑结构是否安全，其适应变形的能力相对强度来说显得更为重要。所以在研究高层建筑结构的抗震设计时，我们主要研究如何确定结构的刚度。62.1地震荷载与剪力墙刚度之间的关系框架—剪力墙结构体系的运动微分方程为（1）求解方程，框架—剪力墙结构自震周期（2）令，，再对求导得（3）我们可以看出＞（），所以是的增函数，知与成反比关系，所以与也成反比关系。我们又知地震荷载与成反比关系，故得地震荷载与剪力墙刚度成正比关系。即剪力墙刚度越大，地震荷载越大

6、。由以上推导可知，地震荷载与剪力墙刚度成正比关系，即地震荷载随剪力墙刚度的增大而增大，减小而减小。所以，我们要研究的主要任务是怎样合理选取剪力墙的刚度，选取一个合适的剪力墙刚度不仅减少了地震荷载，而且又满足了房屋的使用和变形要求。2.2剪力墙合理刚度的确定一般情况下，我们假设地震荷载呈倒三角形分布，在倒三角形分布荷载作用下，我们可以推导得，框架平均总抗侧移刚度为（4）又由顶点位移公式推导得，6（5）我们确定了框架—剪力墙结构的刚度特征值后，即可根据场地土特征周期（），相应于烈度的地震影响系数（）

7、，许可位移值，和算出。我们又知，根据框架的设计剪力不宜小于，也不得大于（为底部总剪力），所以相应的值应控制在～之间。在确定合适剪力墙刚度时，我们可以先根据经验在～之间选出一个合适的值，再计算出对应的，如果算出的值与我们原先选出的值有差别，则再另选一个值，直至选值与计算出的值为止，这样我们就可以找到一个最合适的剪力墙刚度。3.剪力墙的合理布置方案剪力墙的布置除了应着重确定剪力墙的数量及其相应的厚度以外，还应在以下几个方面加以注意：（1）剪力墙的厚度：剪力墙的厚度不应小于160mm且不应小于层高的1

8、/20，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200mm，且不应小于层高的1/16剪力墙的周边应设置梁（或暗柱）和端柱组成的边框；端柱截面宜与同层框架柱相同；剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠剪力墙洞口的端柱宜按箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。剪力墙的竖向和横向分布钢筋，配筋率均不应小于0.25％，并且双排布置，拉筋间距不应大于600mm,直径不应小于6mm。6（2）结构的平面布置：剪力墙应双向设置，尽量布置在建筑物的端部。每个方向的剪力墙应做到对称，均匀，沿结构平面的周边布置，尽量做到楼层平面的刚度中心