框剪结构协同工作.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 框架剪力墙结构的协同工作计算,8-1 协同工作原理及计算方法,框架结构,剪力墙结构,框架剪力墙结构,剪力墙侧移减小，框架侧移增大，使框架所承担水平剪力增大，因此在全高范围内，框架剪力趋于均匀化。,1）剪力墙抗侧移刚度较框架结构大得多，承担绝大部分水平荷载；,2）在中下部：,剪力墙侧移增大，承担更大水平剪力，框架侧移减小，承担剪力也变小；,在下部：,2.计算方法,1）矩阵位移法,可以考虑杆件的轴向、弯曲和剪切变形影响，且可计算承受偏心荷载下的扭转效应。计算较为精确。,2）协同工作法,忽略柱轴向变形，高度较大时会有误差。,协同工作计算的基本思路,：,将所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框架，应用协同工作原理计算水平荷载在总剪力墙和总框架之间的分配，得到总剪力墙和总框架的总内力及侧向位移。然后按每片墙的等效抗弯刚度计算各墙体的控制内力，根据每个柱子的抗侧移刚度计算框架结构的控制内力。,8-2 两种计算简图,1.框架与剪力墙通过楼板相连,总剪力墙,总框架,2.框架与剪力墙通过联系梁相连,总剪力墙,总框架,铰接体系,刚接体系,8-3 铰接体系协同工作计算,一、总剪力墙及总框架结构的刚度,1.总剪力墙抗弯刚度,2.总框架抗推刚度,产生单位层间变形角所需的推力。,假定：总框架各层抗推刚度相等，,总剪力墙各层抗弯刚度相等。,否则，取其加权平均值计算。,若框架高度超过50米或,框架高宽比大于4，则应考,虑柱轴向变形影响。,链杆连续化处理,二、计算公式,总剪力墙,总框架,代入并整理，即可建立微分方程：,令,框架剪力墙结构的刚度特征值；,则上述微分方程可写成：,其通解为：,式中待定常数由边界条件确定：,1）当 时（顶部），在倒三角分布或均匀分布荷载下，总剪,力为0，即有,剪力墙弯矩为0，即,位移为0，即,在确定水平荷载作用下，根据上述边界条件，即可求出前述四,个待定常数 、和 ，进而求出框剪结构的变形曲线 。,对于总剪力墙，由 的二阶、三阶导数可分别求出 和 ；,对于总框架，由平衡条件或 的一阶导数可求出 ；,倒三角荷载作用下,2）当 时（底部），角位移为0，即,顶点集中荷载作用下,三、计算图表,根据自变量 、，查表计算,位移系数,弯矩系数,剪力系数,可计算得,均布荷载作用下,8-4 刚结体系协同工作计算,总剪力墙,总框架,一、刚结连杆杆端约束弯矩,1）墙肢与墙肢间的刚结连杆：,两端有刚域,其中,2）墙肢与框架间的刚结连杆：,一端有刚域,因此，梁端转角为 时，梁端约束弯矩为,约束弯矩连续化，则第 个梁端单位高度上约束弯矩可写成：,当同层内有 个刚结点时，总连杆约束弯矩为：,式中 连杆总约束刚度；,二、协同工作计算,剪力墙克服自身抗弯刚度产生的弯矩,剪力墙克服连梁约束刚度产生的弯矩,上式两边同对 求导得：,上式整理则得,令,上式化成：,框剪结构的刚度特征值；,注意：,直接查表计算得到的剪力，是剪力墙克服自身抗弯刚度而,产生的水平剪力，除此之外，作用于剪力墙上的剪力还有,剪力墙克服连梁约束刚度而产生的剪力。,即,根据力的平衡条件，存在,因此，定义,为框架结构的广义剪力。,刚接体系计算步骤：,1）由刚接体系的 、值查表计算 、及 ；,2）计算框架结构的广义剪力 ；,3）按抗推刚度及连梁约束刚度计算框架剪力和连梁总约束弯矩；,8-5 刚度特征值对框剪结构荷载效应的影响,一、刚度特征值对位移曲线的影响,二、刚度特征值对剪力分配影响,剪力墙剪力,框架剪力,水平荷载的分布特征,8-6 框剪结构的控制内力计算,一、剪力墙内力计算,二、框架内力计算,三、刚结连梁的设计弯矩,和剪力计算,