框剪协同工作计算ppt课件.ppt

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1、高层建筑结构土木工程系主讲教师:杨德健2021/10/41高层建筑结构土木工程系第7章框架-剪力墙结构协同工作计算2021/10/42问题的提出2021/10/43框架结构体系优点：①　建筑平面布置灵活，分隔方便；②　整体性、抗震性能好；③　外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。缺点：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力差。正是这一点，限制了框架结构的建造高度。2021/10/44剪力墙结构体系优点：①整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强；②抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。因而剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构要高。缺点：受楼板跨度的限制（一般为3～

2、8m），剪力墙间距不能太大;建筑平面布置不够灵活。2021/10/45问题的提出2021/10/46框架_剪力墙2021/10/47问题的提出剪力墙和框架的变形框架－剪力墙协同工作受力和变形2021/10/48框剪结构协同工作原理及计算方法第7章框架-剪力墙结构协同工作计算两种计算图形铰结体系协同工作计算刚结体系协同工作计算刚度特征值λ对框剪结构受力、位移特性的影响内力计算2021/10/497.1框剪结构协同工作原理及计算方法2021/10/410框架－剪力墙协同工作原理铰结体系在水平荷载下的计算刚结体系在水平荷载下的计算内力计算位移计算本节主要内容:202

3、1/10/411框架-剪力墙结构的受力与变形特点back框架剪力墙框架-剪力墙变形特点荷载分配uH2021/10/412back框架-剪力墙结构的剪力分布VpVwVf2021/10/413一、框架－剪力墙结构的变形与受力特征对比：框架——剪切型——层剪力按照D值分配剪力墙——弯曲型——层剪力按照EI值分配框剪——弯剪型——层剪力按照？？分配在下部：剪力墙帮框架受剪——框架底部剪力减少在上部：框架帮剪力墙受剪——框架顶部剪力加大框架－剪力墙结构中的框架，其所受剪力以及层间变形趋于均匀化2021/10/414二、计算基本思想（合——分——再分）本章介绍手算的平移协

4、同工作计算方法（连续分析法，可查表）（1）首先将所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框架（2）把总剪力墙与总框架之间的联系连续化，根据力平衡条件。变形协调条件和力与变形物理关系剪力微分方程（协调工作）——解决荷载在总剪力墙与总框架之间的分配，得到各自的总内力和共同的变形曲线（3）总剪力墙的总内力按各片墙的等效抗弯刚度EI分配到各片墙，总框架的总内力按各柱的抗侧刚度D值分配至各柱2021/10/415三、基本假定（1）平面结构假定——纵横两主轴方向分别计算（2）刚性楼板假定——无扭转时，同一楼面上各点水平位移相同（3）所有结构参数沿建筑高度不变（如有不大的

5、变化，则可取沿高度的加权平均值）2021/10/416计算方法1、杆件单元矩阵位移法：剪力墙简化成大刚域平面框架。该方法考虑杆件轴、剪、弯的影响，同行考虑扭转，计算结果较精确。这是目前大部分结构通用计算程序所采用的方法，它建立在平面结构假定的基础上，这种程序称为空间协同工作计算程序。2、手算法：利用图表，较适用于比较规则结构中，可以得到满意的结果。这种方法不考虑柱轴向变形影响，在高度较大的高层建筑中计算有误差。上述两种方法都基于平面结构及楼板在平面内无限刚度的假定，均是将纵向和横向水平荷载分别进行计算。手算近似方法将所有剪力将合并为总剪力墙，所有框架合并成总框

6、架，协同工作计算主要解决荷载在总剪力墙与总框架间的分配。得到各自的总内力，并计算侧移。每片剪力墙内力，按各片墙等效刚度进行再分配，各个柱子水平剪力将按每个柱子D值进行再分配。2021/10/417两种计算图形本节主要目的是确定如何归并总剪力墙，总框架，以及如何确定剪力墙与总框架之间的联系和相互作用方式。剪力墙和框架间联系有两类通过楼板通过联系梁楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平位移，但是假定平面外刚度为0，其对各个平面结构不产生弯矩，联系梁可以简化成铰结连杆。铰接体系框架和剪力墙之间通过由联系梁连接，联系梁对墙会产生约束弯矩。刚接体系2021/10/4

7、18四、两种计算简图根据总剪力墙与总框架之间的联系性质，框架－剪力墙结构的计算简图可分为两类——铰结体系与刚结体系（1）通过楼板联系——简化为铰结连梁，形成铰结体系2021/10/419通过楼板和连梁联系2021/10/420(2)通过楼板和连梁联系——简化为刚结连梁，形成刚结体系主要考虑连梁对剪力墙的刚结端，当梁很弱时也可忽略其约束作用而处理成铰结端；框架与总连梁间为铰结，表示楼板的连接作用，至于梁对框架柱的约束作用将反映在D值中总剪力墙总框架2021/10/4212021/10/4222021/10/423通过楼板框架和剪力墙之间只通过楼板联系，可简化为铰

8、结体系。总剪力墙：2片组成；总框架：5