框剪结构协同工作

第八八章章框框架架——剪剪力力墙墙结结构构的的协协同同工工作作计计算算§8-1协协同同工工作作原原理理及及计计算算方方法法框架架结结构构剪力力墙墙结结构构框架架——剪剪力力墙墙结结构构剪力力墙墙侧侧移移减减小小，，框框架架侧侧移移增增大大，，使使框框架架所所承承担担水水平平剪剪力力增增大大，，因因此此在在全全高高范范围围内内，，框框架架剪剪力力趋趋于于均均匀匀化化。。1））剪剪力力墙墙抗抗侧侧移移刚刚度度较较框框架架结结构构大大得得多多，，承承担担绝绝大大部部分分水水平平荷荷载载；；2））在在中中下下部部：：剪力力墙墙侧侧移移增增大大，，承承担担更更大大水水平平剪剪力力，，框框架架侧侧移移减减小小，，承承担担剪剪力力也也变变小小；；在下下部部：：2.计计算算方方法法1））矩矩阵阵位位移移法法可以以考考虑虑杆杆件件的的轴轴向向、、弯弯曲曲和和剪剪切切变变形形影影响响，，且且可可计计算算承承受受偏偏心心荷荷载载下下的的扭扭转转效效应应。。计计算算较较为为精精确确。。2））协协同同工工作作法法忽略略柱柱轴轴向向变变形形，，高高度度较较大大时时会会有有误误差差。。协同同工工作作计计算算的的基基本本思思路路：将所所有有剪剪力力墙墙合合并并为为总总剪剪力力墙墙，，所所有有框框架架合合并并为为总总框框架架，，应应用用协协同同工工作作原原理理计计算算水水平平荷荷载载在在总总剪剪力力墙墙和和总总框框架架之之间间的的分分配配，，得得到到总总剪剪力力墙墙和和总总框框架架的的总总内内力力及及侧侧向向位位移移。。然然后后按按每每片片墙墙的的等等效效抗抗弯弯刚刚度度计计算算各各墙墙体体的的控控制制内内力力，，根根据据每每个个柱柱子子的的抗抗侧侧移移刚刚度度计计算算框框架架结结构构的的控控制制内内力力。。§8-2两两种种计计算算简简图图1.框框架架与与剪剪力力墙墙通通过过楼楼板板相相连连总剪力墙总框架2.框框架架与与剪剪力力墙墙通通过过联联系系梁梁相相连连总剪力墙总框架铰接接体体系系刚接接体体系系§8-3铰铰接接体体系系协协同同工工作作计计算算一、、总总剪剪力力墙墙及及总总框框架架结结构构的的刚刚度度1.总总剪剪力力墙墙抗抗弯弯刚刚度度2.总总框框架架抗抗推推刚刚度度产生生单单位位层层间间变变形形角角所所需需的的推推力力。。假定定：：总总框框架架各各层层抗抗推推刚刚度度相相等等，，总剪剪力力墙墙各各层层抗抗弯弯刚刚度度相相等等。。否则则，，取取其其加加权权平平均均值值计计算算。。若框框架架高高度度超超过过50米米或或框架架高高宽宽比比大大于于4，，则则应应考考虑柱柱轴轴向向变变形形影影响响。。链杆杆连连续续化化处处理理二、计计算公公式总剪力墙总框架代入并并整理理，即即可建建立微微分方方程：：令——框框架——剪力力墙结结构的的刚度度特征征值；；则上述述微分分方程程可写写成：：其通解解为：：式中待待定常常数由由边界界条件件确定定：1）当时（顶部），在倒三角分布或均匀分布荷载下，总剪力为0，即有剪力墙墙弯矩矩为0，即即位移为为0，，即在确定定水平平荷载载作用用下，，根据据上述述边界界条件件，即即可求求出前前述四四个待定常数、、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；倒三角角荷载载作用用下2）当时（底部），角位移为0，即顶点集集中荷荷载作作用下下三、计计算图图表根据自变量、，查表计算位移系数弯矩系数剪力系数可计算算得均布荷荷载作作用下下§8-4刚刚结体体系协协同工工作计计算总剪力墙总框架一、刚刚结连连杆杆杆端约约束弯弯矩1）墙墙肢与与墙肢肢间的的刚结结连杆杆：两端有有刚域域其中2）墙墙肢与与框架架间的的刚结结连杆杆：一端有有刚域域因此，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、协协同工工作计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：上式整整理则则得令上式化化成：：——框框—剪剪结构构的刚刚度特特征值值；注意：：直接查查表计计算得得到的的剪力力，是是剪力力墙克克服自自身抗抗弯刚刚度而而产生的的水平平剪力力，除除此之之外，，作用用于剪剪力墙墙上的的剪力力还有有剪力墙墙克服服连梁梁约束束刚度度而产产生的的剪力力。即根据力力的平平衡条条件，，存在在因此，定义为框架结构的广义剪力。刚接体体系计计算步步骤：：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）按按抗推推刚度度及连连梁约约束刚刚度计计算框框架剪剪力和和连梁梁总约约束弯弯矩；；§8-5刚刚度特特征值值对框框剪结结构荷荷载效效应的的影响响一、刚刚度特特征值值对位位移曲曲线的的影响响二