6框架剪力墙结构
概述
1、特点:
1)空间布置灵活、刚度大;2)弯剪变形;3)受力合理;4)多道设防;5)层间位移最大值在(~)H范围;6)规格少,有利于施工。
2、梁的种类及其设计方法:A、B、C
3、适用高框架柱的轴向变形及基础转动的影响。
在以上基本假定的前提下,计算区段内结构在水平荷载作用下,处于同一楼面标高处各片剪力墙及框架的水平位移相同。此时,可把所有剪力墙综合在一起成总剪力墙;将所有框架综合在一起成总框架。
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侧移,但楼面外刚度为零,它对各平面结构不产生约束弯短,可以把楼板简化成铰结连杆。铰结连杆、总框架、总剪力墙构成。
刚结体系:这种体系包括总剪力墙、总框架和刚性连杆。此连杆实为一连梁,连接剪力墙和框架。该梁对剪力墙有约束作用,视为刚接,该梁对柱也有约束作用,此约束作用反映在柱的抗侧刚度D中。
§ 铰结体系协同工作计算
上式联立,经整理可得
引入
(称为刚度特征值)
则得
根据荷载形式(有三种)、刚度特征值和高度坐标查图表得系数
根据荷载形式按悬臂杆计算顶点侧移fH,底截面弯矩M0和底截面剪力V0
计算结构顶点侧移y、总剪力墙弯矩Mw和剪力VW以及总框架剪力VF
§ 刚结体系协同工作计算
刚结体系与铰结体系的主要区别在于:总剪力墙与总框架之间的连梁对墙肢有约束弯矩。即连梁切开后,除轴力外,还有剪力和弯矩,将剪力、弯矩向墙肢截面形心取矩,并沿高度连续化,便形成分布的约束弯矩 m(x),如图。即连梁对墙肢具有约束作用
§ 刚结体系协同工作计算
1、刚结连梁对墙肢端约束弯矩m(x)的计算
剪力墙与框
架间的连梁
剪力墙之
间的连梁
刚域取法和连梁约束弯矩系数参照壁式框架
§ 刚结体系协同工作计算
(1)两端有刚域的约束弯矩系数(连梁两端均为剪力墙)
(2)另一端有刚域的约束弯矩系数(连梁一端为剪力墙,另一端为框架)
§ 刚结体系协同工作计算
(3)当转角为(x),同一层有n个刚结点,并沿层高h离散使之连续化,则总线约束弯矩(沿h高度范围内的分布弯矩)为
连梁线性约束弯矩在总剪力墙x高度的截面处产生的弯矩为:
相应的剪力(等代剪力):
相应的荷载(等代荷载):
产生此弯矩所对应的剪力和荷载分别为:
§ 刚结体系协同工作计算
2、微分方程的建立(与铰结体系相仿)
在连梁约束弯矩影响下,总剪力墒内力与弯曲变形的关系可参照下式:
§ 刚结体系协同工作计算
经整理可得
引入
则得
§ 刚结体系协同工作计算
比较铰结体系
(1)微分方程相同,因此铰结体系中微分方程的解及图表对刚结体系均适用
(2)值的计算不同
(3)刚结体系的 相当于铰结体系的 ,因此剪力计算两者不同,即
用图表得:
由平衡条件:
铰结体系
刚结体系
式中
:称为框架广义剪力
§ 刚结体系协同工作计算
3、计算步骤
(1)由荷载形式、、查图表,得系数
(2)按悬臂杆计算
(3)位移与内力
结构顶点位移 总剪力墙总弯矩
总框架广义剪力
总框架总剪力
总连梁总约束弯矩
总剪力墙总剪力
§ 构件 内力计算(内力的“再分配”)
问题:求出总剪力墙、总框架、总连梁的内力后,如何计算各墙肢、框架梁、框架柱及连梁的内力
1、剪力墙的内力
按各片墙的等效抗弯刚度 分配总剪力墙的总内力,即
§ 构件 内力计算(内力的“再分配”)
2、框架梁柱的内力
按照各柱的抗侧刚度D值分配总框架的总剪力VF,并取各楼层上、下两层楼板标高处的VF的平均值作为该层柱中点(反弯点)的剪力,据此剪力按平衡条件再求梁柱的其他内力,各层柱中点的剪力为
§ 构件内力计算(内力的“再分配”)
3、连梁的内力
按连梁的刚结端刚度系数分配总连梁的总约束弯矩,得连梁在墙肢轴线处的弯矩
再求连梁剪力及连梁在墙边处弯矩
墙肢转角相同,连梁反弯点在跨中点
§ 讨论
1、刚度特征值对框架结构受力和位移特征的影响
刚度特征值,反映了框架抗推刚度(包括连梁约束刚度)与剪力墙抗弯刚度的比值影响。当=0时即为纯剪力墙结构,当=时即为纯框架结构
(1)位移曲线
<1时,变形曲线呈弯曲形
>6时,变形曲线呈剪切形
=1~6时,变形曲线呈弯剪型(或反S型)
§ 讨论
(2)剪力分配
沿高度 不成一定比例
在底部:剪力墙的剪力最大,框架的剪力为0(近似计算)
在上部:剪力墙出现负剪力,而
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