框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(2)(已修改)
2024-09-28 21:24 本頁(yè)面
【正文】 ? 第二十講 框架 剪力墻結(jié)構(gòu) ? 1 框架 剪力墻結(jié)構(gòu)組成及受力特點(diǎn) ? 框架結(jié)構(gòu)有較大的自由靈活的使用空間；剪力墻則可提供很大的抗側(cè)剛度 ， 以減少結(jié)構(gòu)在水平作用下的側(cè)向位移 ， 提高結(jié)構(gòu)的抗震能力 。 因此 ， 框架 剪力墻結(jié)構(gòu)具有很廣泛的適用范圍 。 圖 15－ 37為框架 剪力墻結(jié)構(gòu)的布置方案示例 。 ? 在框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架和剪力墻同時(shí)承受豎向荷載和側(cè)向力。在豎向荷載作用下，框架和剪力墻分別承擔(dān)其受荷范圍內(nèi)的豎向力。在側(cè)向力作用下，框架和剪力墻協(xié)同工作，共同抵抗側(cè)力。由于框架和剪力墻單獨(dú)承受側(cè)向力時(shí)的變形特性完全不同，因此，側(cè)向力在框架和剪力墻之間的分配，不但與框架和剪力墻之間的剛度比有關(guān)，而且還隨著高度而變化。 當(dāng)側(cè)向力單獨(dú)作用于框架結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線(xiàn)呈剪切型，如圖 15－ 38（ a）；當(dāng)側(cè)向力單獨(dú)作用手剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移曲線(xiàn)呈彎曲型，如圖 15－ 38（ b）。當(dāng)側(cè)向力作用于框架 剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，由于樓蓋結(jié)構(gòu)的連接作用。若不發(fā)生結(jié)構(gòu)的整體扭轉(zhuǎn)，則框架與剪力墻在各樓層處必須具有相同的側(cè)向位移，協(xié)調(diào)后的結(jié)構(gòu)側(cè)向位移曲線(xiàn)如圖 15 38（ C）所示，呈彎剪型。 ? 由此可見(jiàn)，框架與剪力墻對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)側(cè)移曲線(xiàn)的影響，沿結(jié)構(gòu)高度方向是變化的。在結(jié)構(gòu)的底部，框架結(jié)構(gòu)層間位移較大，剪力墻結(jié)構(gòu)的層間位移較小，剪力墻發(fā)揮了較大的作用，框架結(jié)構(gòu)的變形受到剪力墻結(jié)構(gòu)的“制約”；而在結(jié)構(gòu)的頂部，框架結(jié)構(gòu)層間位移較小，剪力墻結(jié)構(gòu)層間位移較大，剪力墻受到框架結(jié)構(gòu)的“扶持”作用，如圖15－ 38（ c）、（ d）所示。上述框架和剪力墻之間的相互作用是借助于樓蓋結(jié)構(gòu)平面內(nèi)的剪力實(shí)現(xiàn)的，因此，在框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中，樓蓋結(jié)構(gòu)的整體性和平面內(nèi)剛度必須得到保證。 ? 2框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量及布置 1）剪力墻的合理數(shù)量 ? 在框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻的數(shù)量直接影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能和土建 ?造價(jià)。剪力墻布置得多，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，側(cè)向位移?。坏牧嫌昧吭黾?，同時(shí) ?由于結(jié)構(gòu)自振周期縮短，結(jié)構(gòu)自重增大，導(dǎo)致地震反應(yīng)隨之加大，即側(cè)向力變大。 ?反之，剪力墻布置得少，材料用量減少，由于結(jié)構(gòu)較柔，自振周期變長(zhǎng)，地震反 ?應(yīng)即地震作用力變??；但結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小，側(cè)向位移較大，地震后結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或破 ?壞嚴(yán)重。 ? 在擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)階段或作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，剪力墻的布置應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的要求，即通過(guò)計(jì)算校核結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移及結(jié)構(gòu)最大層間位移分別滿(mǎn)足高規(guī)限制值的同時(shí)，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的自振周期在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。一般認(rèn)為當(dāng)結(jié)構(gòu)基本自振周期 T=（ 0． 1～ ） n（ n為結(jié)構(gòu)層數(shù)）時(shí)，剪力墻的數(shù)量和構(gòu)件截面尺寸較為合理。 2）框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置宜符合下列要求： ? （ 1） 剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過(guò)大； ? （ 2） 平面形狀凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻； ? （ 3） 縱、橫剪力墻宜組成 L形、 T形和 [形等型式； ? （ 4） 單片剪力墻底部承擔(dān)的水平剪力不宜超過(guò)結(jié)構(gòu)底部總水平剪力的 40%； ? （ 5） 剪力墻宜貫通建筑物的全高，宜避免剛度突變；剪力墻開(kāi)洞時(shí)，洞口宜上下對(duì)齊； ? （ 6） 樓、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合布置； ? （ 7） 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。 ? 3．樓蓋結(jié)構(gòu)的作用與布置 ? 框架與剪力墻的協(xié)同工作需要由樓蓋結(jié)構(gòu)來(lái)保證。在框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中，樓蓋的作用有時(shí)僅傳遞水平推力、不傳遞平面外彎矩和剪力，相當(dāng)于鉸接剛性連桿；有時(shí)既傳遞水平推力又傳遞彎矩，相當(dāng)于連系梁，這在分析中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的具體情況確定。 ? 首先，為了保證框架與剪力墻能夠共同承受側(cè)向力，樓蓋結(jié)構(gòu)在其自身平面內(nèi)的剛度必須得到保證。以結(jié)構(gòu)底部為例，由于剪力墻的抗側(cè)剛度比框架的抗側(cè)剛度大得多，當(dāng)它們受到相同側(cè)向外力作用時(shí)，在同一樓面處，剪力墻的側(cè)向位移比框架小得多，這時(shí)樓蓋結(jié)構(gòu)可看成是支承于相鄰兩榀剪力墻上的深梁，見(jiàn)圖 1539。為了保證框架與剪力墻在側(cè)向力作用下的空間協(xié)同工作性能，應(yīng)限制樓蓋這根水平深梁的撓度， 這一方面要保證樓蓋本身的結(jié)構(gòu)整體性，避免在樓面內(nèi)開(kāi)過(guò)大的洞口，另一方面應(yīng)控制剪力墻之間的間距，使之滿(mǎn)足表 15－ 12的要求。表中， B為樓蓋結(jié)構(gòu)的寬度。 當(dāng)剪力墻間距小于表 15－ 12限值時(shí)，樓蓋結(jié)構(gòu)在其自身平面內(nèi)的剛度可視為無(wú)窮大，即結(jié)構(gòu)受力后樓蓋僅發(fā)生平面內(nèi)的剛體位移。 其次，框架 剪力墻結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力分布也受到樓蓋結(jié)構(gòu)平面外剛度的影響。 如圖 15－ 40（ a）所示 如各榀框架和剪力墻均不在
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