框架剪力墙结构设计ppt课件.ppt

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1、第一节框架-剪力墙结构协同工作原理以及计算方法框架——剪力墙结构由框架以及剪力墙两类抗侧力单元共同来抵抗水平力和竖向力。图6-1框架-剪力墙结构平面图变形特点：剪力墙变形以弯曲型变形为主框架变形以剪切型变形为主图6-2框架-剪力墙结构协同工作变形图在同一结构中，楼板把两者联系在一起，楼板在其本身平面内刚度很大，它迫使框架和剪力墙在各层标高处共同变形。框架：层间变形上小下大剪力墙：层间变形上大下小框架——剪力墙结构的层间变形在下部小于纯框架，在上部小于纯剪力墙，共同作用使曲线上、下层间变形更加均匀图6-3框架-剪力墙结构协同工作受力图受力特点：协同工作时，剪力墙单元刚度比框架大得多

2、，剪力墙担负大部分水平荷载。两者之间相互作用力：剪力墙下部变形增大，框架减小，故下部为拉力。上部正好相反，剪力墙变形减小，框架增大，故上部为推力。框架上部和下部所受剪力趋于均匀化。计算方法：1、杆件单元矩阵位移法：剪力墙简化成带刚域平面框架。该方法考虑杆件轴、剪、弯的影响，同行考虑扭转，计算结果较精确，这是目前大部分结构通用计算程序所采用的方法，它建立在平面结构假定的基础上，这种程序称为空间协同工作计算程序。2、手算法：利用图表，较适用于比较规则结构中，可以得到满意的结果，这种方法不考虑柱轴向变形影响，在高度较大的高层建筑中计算有误差。上述两种方法都基于平面结构以及楼板在平面内无

3、限刚的假定，均是将纵向和横向水平荷载分别进行计算。第二节两种计算图形本节主要目的是确定如何归并总剪力墙、总框架，以及如何确定剪力墙与总框架之间的联系和相互作用方式。剪力墙和框架间联系有两类:铰接体系和刚接体系一、铰接体系：通过楼板图6-4铰结体系楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平位移，但是假定平面外刚度为0，其对各个平面结构不产生弯矩，联系梁可以简化成铰结连杆。二、刚接体系：通过联系梁图6-4刚、铰结体系横向：2、6轴均为2片墙之间由联系梁连接，联系梁对墙会产生约束弯矩。总剪力墙：4片墙组成总框架：5片框架组成总连杆：联系梁简化为连杆，连杆与剪力墙相连端为刚结，与框架相连

4、端仍为铰结。包括4个刚结端。纵向：9、10轴又有剪力墙又有柱。一端与墙相连，一端与柱相连的梁也称为联系梁，该梁对墙、柱都会产生约束作用，对柱约束反映在D值中，故同2、6轴，连杆与剪力墙为刚结，与框架为铰结。总剪力墙：4片墙组成总框架：2片框架+6根柱子组成总连杆：包括8个刚结端当联系梁刚度较小时，也可以忽略其对墙肢的约束作用，把连杆处理为铰结，上面两图是框剪结构简化的两种计算体系，分别为铰结和刚结体系。包括：总剪力墙、总框架以及总连杆三部分。其中刚性连杆包括所有与墙肢相连的联系梁刚结端。第三节铰结体系协同计算工作计算一、总剪力墙以及总框架刚度计算总剪力墙：抗弯刚度为每片剪力墙抗弯

5、刚度之和：EJw=其中：k——剪力墙片数EJeq——每片墙的等效抗弯刚度，按第五章方法进行计算。总框架：为所有梁、柱单元总和，其刚度为所有柱抗推刚度的总和。框架抗推刚度的定义：产生单位层间变形角所需的推力CF图6-5框架抗推刚度根据柱D的定义，CF可由D值计算。CF=hΣDj假定：1、总框架各层抗推刚度相等，均为CF2、总剪力墙各层抗弯刚度相等，为EJw注意：实际工程中各层抗推刚度和抗弯刚度不可能相同，如果各层变化不大，本方法适用，相差过大，用加权平均方法可以得到平均的CF以及EJW值。CFi——总框架中各种不同的抗推刚度EiJwi——总剪力墙中各种不同的抗弯刚度ni——每种不同

6、的抗推、抗弯刚度的层数当框架很高时，需要考虑柱轴向变形对CF(框架抗推刚度)的影响，以减小该方法的误差。H≥50m或H≥4B时，需要修正抗推刚度CFo=——仅仅考虑梁、柱弯曲变形时候框架的顶点位移。——仅仅考虑梁、柱轴向变形时候框架的顶点位移。、可以用第四章简化方法计算，计算可以用任意以及。给定荷载，但是需要用相同的荷载算二、计算公式采用连续化方法，连杆切开后，将各层连杆中的未知力PFi化为未知函数PF(x)。图6-6铰结体系基本体系切开后的总剪力墙为静定结构，按照下图中正符号规则，悬臂墙的弯曲变形与内力有如下关系：图6-7符号规则Mw=EJwVw=-EJwPw=P(x)-PF=

7、EJw对框架而言：θ=dy/dx，故VF=CFθ=CF求导一次：代入式：-=，这是关于y的微分方程令λ=ξ=x/H有：-λ2=其中：λ——框架剪力墙结构刚度特征值，为框架抗推刚度与剪力墙抗弯刚度的比值。ξ——相对坐标，原点为固定端处，应注意与双肢剪力墙推导时不同。式的解为y=c1+c2ξ+Ashλξ+Bchλξ+y1c1、c2、A、B四个待定常数，可以由边界条件确定。当ξ=1(顶部)，在倒三角以及均布水平荷载下，总剪力为0，Vw+VF=0。即(-EJ+CF)顶部集中水平力P下：V