一級(jí)結(jié)構(gòu)師專業(yè)考試輔導(dǎo)：框剪結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析

　　框剪結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析

　　1. 框架?剪力墻結(jié)構(gòu)基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖

　　(1) 在框架?剪力墻結(jié)構(gòu)分析中，主要有以下假定：

　　① 樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大。按此假定，保證了樓板將整個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的所有框架和剪力墻連成整體，不產(chǎn)生相對(duì)變形，在同一樓層標(biāo)高處框架和剪力墻的水平位移相等。這就需要樓板為現(xiàn)澆或裝配整體式樓面。

　?、?建筑物剛度中心與水平荷載合力作用中心重合。按此假定，建筑在水平荷載作用下，不產(chǎn)生繞豎向軸的扭轉(zhuǎn)。因而當(dāng)建筑物體型規(guī)整、剪力墻均勻、對(duì)稱時(shí)可以滿足此假定。

　　③ 將位于各樓層標(biāo)高處的有限連桿視為沿房屋高度連續(xù)分布的無限根連桿。按此假定，不但在同一樓層處其有相同的位移，而且沿整個(gè)房屋高度都具有連續(xù)相同的變形。

　　(2) 計(jì)算簡(jiǎn)圖。框架剪力墻結(jié)構(gòu)的參考平面如圖4.32(a)所示。

　　在前面所述的基本假定前提下，可按結(jié)構(gòu)單元內(nèi)所有剪力墻綜合在一起，形成一榀假想的總剪力墻，總剪力墻的彎曲剛度等于各榀剪力墻彎曲剛度之和;同時(shí)把單元內(nèi)的框架綜合為一榀假想框架，總框架的剪切剛度等于各榀框架剪切剛度之和。它們之間由水平連桿連接，這些水平連桿包括樓板和連梁。樓板與剪力墻、框架的連接可以看作鉸接，連梁與剪力墻的連接視其抗彎剛度的大小可以看作剛接或鉸接。當(dāng)連梁截面較小、跨度較大、構(gòu)造連接較差時(shí)，可忽略連梁對(duì)剪力墻轉(zhuǎn)動(dòng)的約束，采用鉸接計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖4.32(b)所示;當(dāng)連梁剛度較大，需要考慮連梁的約束作用時(shí)，連梁兩端按剛接考慮，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4.32(c)所示。

　　2. 基本計(jì)算參數(shù)

　　(1) 框架柱的側(cè)移剛度D 定義為：使框架柱兩端產(chǎn)生單位相對(duì)側(cè)移時(shí)所需的水平剪力。

　　(2) 總框架的抗側(cè)剛度f c 定義為：使總框架在樓層間產(chǎn)生單位剪切變形( φ=1)時(shí)所需的水平剪力。當(dāng)各層fi C 不同時(shí)，計(jì)算中近似以加權(quán)平均值求f c ：h

　　(3) 單片框架的等效抗側(cè)剛度fieq C ：當(dāng)框架的高度大于50 m 或大于其寬度的4 倍時(shí)，應(yīng)計(jì)及柱的軸向變形對(duì)框架―剪力墻體系的內(nèi)力和側(cè)移的影響，否則會(huì)使計(jì)算誤差增大。這時(shí)，可用“等效抗側(cè)剛度” fieq C 代替上述的抗側(cè)剛度fi C 。

　　(4) 剪力墻的等效抗彎剛度w EI ：總剪力墻的等效抗彎剛度，即為同層內(nèi)各片剪力墻等效剛度之和。當(dāng)各層總剪力墻等效抗彎剛度不同時(shí)，可取各層的加權(quán)平均值。。

　　3. 建立微分方程

　　這就是總框架與總剪力墻協(xié)同工作的基本微分方程式。λ稱為框架?剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度特征值，它反映總框架與總剪力墻剛度之間的相對(duì)關(guān)系。λ大，表示總框架的抗側(cè)剛度較大(相對(duì)于總剪力墻的等效抗彎剛度);反之則小。λ值的大小對(duì)總框架及總剪力墻的內(nèi)力將產(chǎn)生很大的影響。

　　4. 基本方程的解。

　　5. 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

　　(1) 對(duì)于框架?剪力墻結(jié)構(gòu)鉸接體系，按照上述的位移與內(nèi)力計(jì)算公式可以求得任意一標(biāo)高處綜合剪力墻的內(nèi)力w M ， w V 。在任一標(biāo)高處綜合總框架所承受的總剪力f V 可由整個(gè)結(jié)構(gòu)平截面內(nèi)的剪力平衡條件得到。

　　(2) 綜合框架總剪力修正。為了保證框架結(jié)構(gòu)中框架的安全，各層總框架分擔(dān)的剪力不能太小。

　　(3) 單榀剪力墻、框架的內(nèi)力。將上述各式求得的綜合剪力墻的內(nèi)力w M 、w V 按各單榀剪力墻等效剛度分配給每榀剪力墻，綜合框架的總剪力以調(diào)整后計(jì)算出的總框架剪力按各榀框架的抗側(cè)剛度進(jìn)行分配，梁、柱彎矩等內(nèi)力就可直接按純框架進(jìn)行計(jì)算。

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