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第六章-5框架——剪力墙
或: (当各层转角、层高差异较大时) 二)刚接连系梁约束弯矩在抗震墙 高度处截面产生的弯矩 三)等代剪力 * 第五节 框架-抗震墙结构的抗震设计 5.1计算简图的确定 5.3水平荷载下铰接体系框-剪结构各部分总内力计算 5.7工程实例分析 5.4水平荷载下刚接体系框-剪结构各部分总内力计算 5.2协同工作时总框架剪切刚度总剪力墙 弯曲刚度及总连梁线约束刚度刚度的计算 5.5水平荷载下框架-剪力墙结构构件内力的计算 5.6竖向荷载下框架-抗震墙结构的内力计算 一、基本假定: 2.水平荷载下不考虑结构的扭转。即结构体型规则,剪力 墙布置均匀对称。 1.楼板在自身平面内的刚度为无限大,各抗侧力单 元在水平方向上无相对变形。 3.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) 4.结构的刚度和质量沿高度的分布比较均匀。 5.各量沿房屋高度为连续变化。不考虑基础转动的影响。 二、计算简图的确定 5.1计算简图的确定 1、无连系梁情况 在剪力墙之间以及剪力墙和框架之间均无连梁联系,仅 通过楼板将各榀剪力墙和框架连成整体,共同抗御水平 荷载者,为铰接体系。 1)同一楼面处,各片剪力墙及框架的水平位移相同。 2)楼面外刚度为0,对各平面结构不产生约束弯矩,可 简化为链杆。 可简化为铰接体系的框剪结构 如图例: 结构简化为铰接连杆联 系的总抗震墙和总框架 代表4榀框架 代表3榀剪力墙 2、剪力墙中有连系梁 根据连系梁尺寸大小,选铰接或刚接模型。连梁尺寸较小,约 束作用弱,也可忽略其对墙肢的约束作用。 如图例: 可简化为墙端刚接的的框剪结构 结构简化为由一端刚接连接 杆联系的总抗震墙和总框架 代表4片剪力墙 代表5榀框架的综合 总剪力墙 总框架 总连系梁 2根,每根梁两端与墙刚接 2、剪力墙与剪力墙及框架与剪力墙间有连系梁 代表6榀三跨框架及⑤轴处一榀单跨框架的综合 总剪力墙 总框架 总连系梁 代表3列连梁的5列梁端与5榀墙肢刚接的综合 总连系梁与框架的刚接代表:⑤轴处一列梁端与单跨框架的刚接及楼板跟其他各榀框架的铰接 框架-剪力墙刚接体系计算简图 5.2协同工作时总框架剪切刚度总剪力墙 弯曲刚度及总连梁杆端转动刚度的计算 一、总框架的剪切刚度 1、框架单柱的侧移刚度 1 h 物理意义:使框架柱两端产生单位相 对侧移所需施加的水平剪力。 即同一层内所有柱抗侧移刚度之和。 2、总框架的侧移刚度 3、总框架的剪切刚度 框架的剪切刚度 定义:为使总框架在楼层间产生生单位剪切变形 所需施加的水平剪力。 若层高不等时: 二、总剪力墙的等效弯曲刚度 1、判别剪力墙类别 2、分别计算各类型单片剪力墙的等效刚度 对整体墙: 当各层墙厚和砼等级不同时, 应取沿高度的加权平均值。 对整体小开口墙: 当各层墙厚和砼等级不同时, 应取沿高度的加权平均值。 对联肢墙: 3、求总剪力墙的等效刚度(结构单元内所有剪力墙等效刚度之和) 3、连梁的约束刚度 连梁的计算简图 剪力墙间的连梁 剪力墙与框架间的连梁 1)计算简图 刚接连梁在抗震墙内部分的刚度可视为无限大,刚域长度 可取从墙肢形心轴到连梁边的距离减去1/4连梁高。 联肢抗震墙的连系梁 单肢抗震墙与框架的连系梁 2)基本假定: ②、同层所有结点的转角 相同 ①、同层框架与剪力墙的水平位移相同,即楼板为刚性 3)杆端转动刚度的求解: ①对两端带刚域连梁的杆端转动刚度(即两端均发生单位转角) 为考虑杆件剪切变形影响的系数,当 时 ②对一端带刚域连梁的杆端转动刚度 : 4)总连梁的线约束刚度 由于计算框-剪结构内力时,常将水平荷载连续化,相应 也把杆端转动刚度化为沿层高h的线约束刚度,以便积分运算。 则单位高度上连续梁两端线约束刚度之和 同一 层内有 根刚结连梁时,定义总连梁的线约束刚度为 同一楼层内与抗震墙相连的刚接点的线约束弯矩之和。 注:对一端与墙另一端与柱连接的连梁,应令与柱连接端 的 为0。 若各层总连梁 不同时,可沿高度加权平均。 一、以剪力墙为研究对象 5.3铰接体系的框架-抗震墙结构的总内力计算 框架剪力墙铰接体系协同工作计算简图 基本思路:房屋层数 ,可将综合剪力墙从计算简图中 以连续分布的等效 隔离出来,为建立微分方程,将作用在墙上的连杆末知力 未知力 代替 H x dx 综合剪力墙隔离体 楼层处水平位移连续化为 以墙左侧受拉为正,取单元体如上图 dx o ) (1) 得: 略去高阶无穷小: 二、以总框架研究对象 总框架的层间剪力,可根据剪切刚度的定义得: 三、框架-剪力墙协同工作的基本微分方程 (2) (2)代入(1)式得: 称为结构刚度
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