_第五章多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计.ppt

多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计 5.1.3 具有抗震墙的结构的震害 §5.2 选型、结构布置和设计原则 §5.3钢筋混凝土框架结构的抗震设计 图5-27 抗震墙的构造边缘构件范围 §5.5 框架—抗震墙结构的抗震设计 5.5.1框架-抗震墙结构的设计要点 框架---抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求： （1）抗震墙宜贯通房屋全高，且横向与纵向的抗震墙宜相连。 （2）抗震墙宜设置在墙面不需要开大洞口的位置。 （3）房屋较长时，刚度较大的纵向抗震墙不宜设置在房屋的端开间。 （4）抗震墙洞宜上下对齐；洞边距端柱不宜小于300mm。 （5）一、二级抗震墙的洞口连梁，跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400mm。 5.5.2 地震作用的计算 指整个结构沿其高度的地震作用的计算。这可用底部剪力法计算。当用振型反应谱法 等进行计算时，若采用葫芦串模型，则得出整个结构沿高度的地震作用；若采用精细的模 型时，则直接得出与该模型层次相应的地震内力。有时为简化，也可将总地震作用值沿结 构高度方向按倒三角形分布考虑。 5.5.3 内力计算 框架和剪力墙协同工作的分析方法可用力法、位移法、矩阵位移法和微分方程法。 力法和位移法(包括矩阵位移法)是基于结构力学假定的精确法。抗震墙被简化为受弯 杆件，与抗震墙相联的杆件被模型化为带刚域端的杆件。 微分方程法则是一种较近似的便于手算的方法。 微分方程法 (1) 微分方程及其解 用微分方程法进行近似计算(手算)时的基本假定如下： (a)不考虑结构的扭转。 (b)楼板在自身平面内的刚度为无限大，各抗侧力单元在水平方向无相对变形。 (c)对抗震墙，只考虑弯曲变形而不计剪切变形; 对框架，只考虑整体剪切变形而不计整体弯曲变形(即不计杆件的轴向变形)。 (d)结构的刚度和质量沿高度的分布比较均匀。 (e)各量沿房屋高度为连续变化。 这样，所有的抗震墙可合并为一个总抗震墙，其抗弯刚度为各抗震墙的抗弯刚度之和；所有的框架可合并为一个总框架，其抗剪刚度为各框架抗剪刚度之和。这样，整个结构就成为一个弯剪型悬臂梁。 总抗震墙和总框架之间用无轴向变形的连系梁连接。连系梁模拟楼盖的作用。关 于连系梁，根据实际情况，可有两种假定： （1）若假定楼盖的平面外刚度为零，则连系梁可进一步简化为连杆，如图5-28所示， 称为铰接体系。 （2）若考虑连系梁对墙肢的约束作用，则连系梁与抗震墙之间的连接可视为刚接，如 图5-29所示，称为刚接体系。 图5-28 结构简化为由铰接连杆联系的总抗震墙和总框架 图5-29 结构简化为由刚接连杆联系的总抗震墙和总框架 1)铰接体系的计算 图5-30 框架--抗震墙的分析 取坐标系如图5-30所示。 框架沿高度方向以剪切变形为主，故对框架使用剪切刚度CF。抗震墙沿高度方向以弯曲变形为主，故对抗震墙使用弯曲刚度EcIeq。根据材料力学中荷载、内力和位移之间的关系，框架部分的剪力QF可表示为： 按图5-30所示的符号规则，框架的水平荷载为： 类似地，抗震墙部分的弯矩Mw（以左侧受拉为正）可表示为： 设墙的剪力以绕隔离体顺时针为正，则墙的剪力Qw为 （5-62） （5-63） （5-64） （5-65） 设作用在墙上的荷载pw以图示向右方向作用为正，则墙的荷载pw(x)可表示为 由图5-30可知，剪力墙的荷载为 把上式代入式5-66，得 把pp的表达式5-63代入上式，得 上式即为框架和抗震墙协同工作的基本微分方程。 （5-66） （5-69） （5-67） （5-68） 求解框架和抗震墙协同工作的基本微分方程 框架--抗震墙结构的基本方程 一般解 其中A、B、C1和C2为任意常数，其值应由边界条件决定；u1(?)为微分方程的任意特解，由结构承受的荷载类型确定。 边界条件 ? = 0处 u(0) = 0 ? = 0处 ? = H处 (结构底部的位移为零) (墙底部的转角为零) (墙顶部的弯矩为零) ? = H处 ? = H处 在分布荷载作用下， 墙顶部的剪力为零。 在顶部集中水平力P作用下 力边界条件 根据上述条件，即可求出在相应荷载作用下的变形曲线u(x)。 对于抗震墙，由u的二阶导数可求出弯矩，由u的三阶导数可求出剪力；对于框架，由u的一阶导数可求出剪力。 书上给出了以下三种典型水平荷载下的计算公式 ， 1.在倒三角形分布荷载作用下 2.在均布荷载的作用下 3.在顶点水平集中荷载的作用下 框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其最小配箍特征值应比表5-10中 数值增加0