高层建筑结构课件.ppt

2、框架-剪力墙铰接体系的基本方程 如图14-42a ，将刚性连杆连续化，并代之以等代的分布力，如图14-42b 所示。 综合剪力墙可看成底部固定的悬臂梁，则 当框架柱两端相对层间位移为Δu时，该柱所承受的剪力为 令Cf为综合框架的抗推刚度，即综合框架沿竖向产生单位剪切角时所需的剪力 当框架沿高度方向产生单位剪切角 时，框架柱的相对层间位移为Δu=h，如图14-43b ，代入得到 经推导得到基本微分方程 式中 式中λ为框架-剪力墙结构刚度特征值，反映综合框架和综合剪力墙之间刚度比值的一个参数，是影响框架-剪力墙结构受力和变形的主要参数，无量纲。 3、框架-剪力墙刚结体系的基本方程 如图14-44a 所示，将综合连梁连续化，代之以轴向分布力pf和分布剪力 ，如图14-44b 所示。 对于综合框架，仍有 脱离后的综合剪力墙 综合连梁的约束弯矩m与结构侧向位移之间的关系可由带刚臂梁的分析得到 在连续化后，应把mb折算成沿高度方向分布的线力矩 ，则有 则综合连梁的约束弯矩为 令 为综合连梁的等效剪切刚度，经推导得框架-剪力墙结构刚结体系的微分方程为 式中 4、框架-剪力墙结构的内力与位移计算 (1)计算公式 通过对基本微分方程的求解得到侧移量y，然后由材料力学中梁内弯矩、剪力与位移之间的关系可求得弯矩和剪力。 下面是三种典型荷载作用下，框架-剪力墙结构的侧向位移y，综合剪力墙的弯矩Mw,综合剪力墙的名义剪力V‘w计算公式。 均布荷载作用下 式中，p为均布荷载值。 式中，q为倒三角形分布荷载顶点荷载值。 顶点集中荷载作用下， 式中，P为顶点集中荷载值 倒三角形分布荷载作用下， （2）计算图表 将上述公式制成图表，见教材图14-45、14-46、14-47。 （3）结构内力计算 1）综合框架、综合剪力墙、综合连梁的内力计算 ①对于框架-剪力墙结构铰接体系 ，即由图14-45~14-47直接可得到任一标高处综合剪力墙的内力Mw、Vw。 在任一标高处综合框架所承受的总剪力Vf可由整个结构水平截面内的剪力平衡条件得到，即 式中，Vp为外荷载在任一标高处所产生的剪力值。 ②对于框架-剪力墙结构刚结体系 又由水平截面内结构的剪力平衡条件可知 由上两式可得 按综合框架的抗推刚度Cf和综合连梁的等效剪切刚度Cb的比例进行分配，即 由此可得综合剪力墙的总剪力Vw 2）综合框架总剪力的修正 当按以上各式求得的某一标高处综合框架总剪力 时，则该标高处综合框架总剪力Vf应取下列二者中的较小者 式中V0为外荷载在结构基底处所产生的总剪力值，Vfmax为整个结构所有各层Vf中的最大值。 3）单榀剪力墙、框架及单根连梁的内力 将由上述各式求得的综合剪力墙的内力Mw、Vw按各单榀剪力墙的等效刚度分配给每一榀剪力墙，综合框架的总剪力Vf按单榀框架的抗侧刚度Cf分配给每一榀框架，综合连梁的约束弯矩mb按各连梁的线刚度Ci分配给每一根连梁，则可进行各榀剪力墙、各榀框架、各榀连梁的内力计算。 14.5.4 框架与剪力墙的共同工作性能 1、结构的侧向位移特征 由上述分析知，框架-剪力墙结构的侧向位移曲线呈弯剪型，结构侧移曲线随着框架-剪力墙结构的刚度特征值λ 的变化而变化如图14-48 所示。 弯剪型曲线的层间位移较为均匀。对于弯曲型侧移曲线，其最大层间位移在结构的顶层；对于剪切型侧移曲线，其最大层间位移在结构的底层；对于弯剪型曲线，其最大层间位移在结构的中部附近。 均布荷载作用下不同λ值时结构的结构的侧移曲线，其中H为结构总高度，u为结构顶点处的侧移值。 接近弯曲型 接近剪切型 λ=1时，结构侧移曲线较接近于弯曲型。 λ=6时，结构侧移曲线较接近于剪切型。 λ=1~6时，结构侧移曲线介于两者之间，下部略带弯曲型，上部略带剪切型，称为弯剪型。 如图14-49 所示，随着λ值的增大，最大层间位移所在高度的位置由高而低逐渐下降。 2、结构的内力分布特征 图14-50 为在均布侧向力作用下，外荷载p在框架和剪力墙之间的分配。 在结构的顶部框架与剪力墙之间有一个相互作用的集中力；在结构上部，框架与剪力墙共同承受水平外荷载p；在结构底部，剪力墙所负担的水平荷载pw大于总水平荷载p，而框架所承担的水平荷载pf的作用方向与外荷载p的作用方向相反。 当然，pw和pf的代数和仍等于外荷载p值。 图14-5