剪力墻位置和數(shù)量對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)受力性能的影響分析

陳曉紅

摘? 要：建立了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)基于變形協(xié)調(diào)的連續(xù)化分析方法，通過對(duì)剪力墻位置和剪力墻厚度等數(shù)量方面的改變考察框剪結(jié)構(gòu)的受力性能，通過對(duì)層間位移角的影響值的對(duì)比得到剪力墻布置方案的結(jié)論，可供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：框架-剪力墻結(jié)構(gòu);層間位移角;抗震能力

中圖分類號(hào)：TU398+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）11-0064-03

Abstract： A continuous analysis method of frame-shear wall structure based on deformation coordination is established. Through the change of shear wall position and shear wall thickness， the mechanical performance of frame shear structure is investigated.

Keywords： frame-shear wall structure; interstory displacement angle; seismic resistance

前言

在框架中加入剪力墻后，可以有效降低結(jié)構(gòu)側(cè)移值、增加結(jié)構(gòu)剛度，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。但剪力墻的位置不同，其提高的抗震能力差距很大;而剪力墻的數(shù)量又有著墻體片數(shù)、墻體長度、墻體厚度等有著密切的關(guān)系，這些都屬于結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的范疇。為了探究框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的位置和數(shù)量對(duì)框剪結(jié)構(gòu)的影響，本文通過實(shí)例的力學(xué)性能的分析，對(duì)剪力墻的變化引起的框剪結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的改變進(jìn)行對(duì)比，為概念設(shè)計(jì)提供更清晰的參考。

1 框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)分析方法

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是框架和剪力墻的混合體系，是國內(nèi)外常用的高層結(jié)構(gòu)，分為鉸接和剛接兩種體系[1]。我們都知道框架在側(cè)向力作用下的變形為剪切型，而剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)移變形主要為彎曲型，兩種性質(zhì)完全不同的結(jié)構(gòu)，通過剛性樓屋蓋連接成一個(gè)整體——框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，由于變形協(xié)調(diào)一起工作，從而形成整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度[1]。根據(jù)連續(xù)化方法，在水平力作用下，該結(jié)構(gòu)分析方法如下，如下圖1中計(jì)算簡圖。

其中q（x）為作用于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的主軸方向的總水平倒三角形分布外荷載;pk（x）為主軸方向的倒三角形分布于總框架上的水平荷載;E■qm為第m片剪力墻的廣義抗彎剛度;y（x）為側(cè)向變形量;EIq為總剪力墻的總抗彎剛度、抗側(cè)剛度。

接框架-剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作且以側(cè)移值y（x）為未知數(shù)的方程表達(dá)式。通過求解其通解，引入相應(yīng)的邊界條件，并令？孜=■，得到在倒三角形荷載下框剪結(jié)構(gòu)的側(cè)移值如下表達(dá)式（6）：

當(dāng)x=H，？孜=1時(shí)，該結(jié)構(gòu)在倒三角形分布的水平荷載下的頂點(diǎn)位移？駐為式（7）。

2 案例分析

2.1 剪力墻位置變化的案例分析

為簡化計(jì)算，以某三跨間距4.5m的框剪結(jié)構(gòu)，設(shè)防烈度為7度II類，基本風(fēng)壓為0.4kN/m2，層高為3.6m，地面粗糙度為C類，平面布置方案見圖2（圖中涂黑部分為剪力墻位置）?，F(xiàn)采用YJK結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。

2.2 剪力墻厚度變化對(duì)抗震性能的影響（圖3）

3 結(jié)束語

上述案例通過采用固定軸網(wǎng)柱距、樓層數(shù)、樓蓋荷重，以不同位置的剪力墻布置和墻體厚度的改變進(jìn)行考察，可以看出，剪力墻位置居于平面中央處或呈對(duì)稱布置效果較為顯著;剪力墻的數(shù)量的改變以長度的增加影響較大，厚度的改變影響相對(duì)較小。

框架中加入剪力墻可提高結(jié)構(gòu)的抗震性，也能增加耗能能力，與框架部分形成兩道抗震防線。當(dāng)剪力墻部分遭受破壞后，純框架部分可提供更多的延性。性能設(shè)計(jì)法[3]的基本思想就是建筑物除了在大地震中不能倒塌外，還應(yīng)在小震作用下不能產(chǎn)生過大的位移，以使得非結(jié)構(gòu)的設(shè)備部分產(chǎn)生破壞，剪力墻的合理設(shè)置不失為達(dá)到該要求提升結(jié)構(gòu)剛度的有效方法。

參考文獻(xiàn)：

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