5 框架、剪力墻、框剪結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法與設(shè)計(jì)概念Ⅰ

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1、版權(quán)說(shuō)明：本課件僅供用于非贏利教育目的第5章框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法與設(shè)計(jì)概念PPT:soilfoundation@163.com(password:foundation)周葆春土木工程學(xué)院Email：zhoubcxynu@163.com15.1計(jì)算基本假定5.2框架結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法5.3剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法5.4框架-剪力墻（筒體）結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法5.5扭轉(zhuǎn)近似計(jì)算25.1計(jì)算基本假定高層建筑實(shí)際結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的空間受力體系，它是由水平的剛性樓板和豎向的受力構(gòu)件（框架柱、剪力墻、筒體）組成的空間結(jié)構(gòu)。實(shí)際荷載也是很復(fù)雜的，鋼筋混凝土結(jié)

2、構(gòu)又會(huì)有開裂、屈服等現(xiàn)象，并不是彈性勻質(zhì)材料。即便使用電子計(jì)算機(jī)計(jì)算，可以按照三維受力狀態(tài)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移分析，要對(duì)多、高層建筑結(jié)構(gòu)作精確計(jì)算也是十分困難的。尤其在設(shè)計(jì)方案計(jì)算和估算時(shí)進(jìn)行手算，需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化并做出基本假定，得到合理的計(jì)算圖形，以便簡(jiǎn)化計(jì)算。本節(jié)只討論一些結(jié)構(gòu)計(jì)算中的基本簡(jiǎn)化原則。針對(duì)各種具體結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，還有一些各自的假定，將在以后章節(jié)中進(jìn)行討論。這些假定主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：31．彈性工作狀態(tài)假定2．水平荷載作用方向假定3．平面結(jié)構(gòu)假定4．樓板在自身平面內(nèi)剛度無(wú)限大的假定5．高層建筑結(jié)構(gòu)底部嵌固假定41.彈性工作狀態(tài)假定線彈性分析

3、方法是最基本的結(jié)構(gòu)分析方法，也是最成熟的方法，可用于所有高層建筑結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算分析。理論分析、試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，線彈性分析結(jié)果可以滿足工程精度要求，保證結(jié)構(gòu)安全。該假定認(rèn)為，結(jié)構(gòu)在永久荷載作用和可變荷載作用下，從整體上看處于彈性工作狀態(tài)，其內(nèi)力和位移按彈性方法計(jì)算。因?yàn)槭菑椥杂?jì)算，疊加原理可以用，不同荷載作用時(shí)，可以進(jìn)行內(nèi)力組合。某些情況下可以考慮局部構(gòu)件的塑性變形內(nèi)力重分布，以及罕遇地震作用下的第二階段驗(yàn)算，此時(shí)結(jié)構(gòu)均已進(jìn)入彈塑性階段?，F(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)處理方法仍多以彈性計(jì)算的結(jié)果通過(guò)調(diào)整或修正來(lái)解決。52.水平荷載作

4、用方向假定實(shí)際風(fēng)荷載及地震作用方向是隨意的、不定的。但是，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中常常假設(shè)水平力作用在結(jié)構(gòu)的主軸方向。對(duì)互相正交的兩個(gè)主軸x方向及y方向，分別進(jìn)行內(nèi)力分析。在矩形平面中，主軸分別平行于兩個(gè)邊長(zhǎng)方向，如上圖。在其他形狀的平面中，可根據(jù)平面幾何形狀和尺寸確定主軸方向。63.平面結(jié)構(gòu)假定任何結(jié)構(gòu)都是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)。但對(duì)框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系而言，大多數(shù)可以把空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，使計(jì)算大大簡(jiǎn)化。這里作了兩個(gè)假定：(1)一片框架或一片墻可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力，而在平面外的剛度很小，可以忽略不計(jì)。因此，整個(gè)結(jié)構(gòu)可以劃分成若干平面結(jié)構(gòu)，共同抵抗與平面

5、結(jié)構(gòu)平行的側(cè)向荷載，垂直于該平面方向的結(jié)構(gòu)不參加受力。(2)各個(gè)平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間通過(guò)樓板互相聯(lián)系并協(xié)同工作。784.樓板無(wú)限剛度假定樓板在其自身平面內(nèi)剛度很大，可視為剛度無(wú)限大的平板。樓板平面外的剛度很小，可以忽略不計(jì)。在目前高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，一般都假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大，在水平荷載作用下樓蓋只有剛性位移而不變形。所以在構(gòu)造設(shè)計(jì)上，要使樓蓋具有較大的平面內(nèi)剛度。再者，樓板的剛性可保證建筑物的空間整體性能和水平力的有效傳遞。房屋高度超過(guò)50m的高層建筑采用現(xiàn)澆樓蓋比較可靠。95.高層建筑結(jié)構(gòu)底部嵌固假定高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，一般假定結(jié)構(gòu)底部嵌固。主體

6、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的底部嵌固部位，理論上應(yīng)能限制構(gòu)件在兩個(gè)水平方向的平動(dòng)位移和繞豎軸的轉(zhuǎn)角位移，并將上部結(jié)構(gòu)的剪力全部傳遞給地下室結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)作為主體結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的整體剛度和承載能力應(yīng)加以控制?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：10內(nèi)力分析時(shí)要解決兩個(gè)問(wèn)題在上述假定下，內(nèi)力分析時(shí)要解決兩個(gè)問(wèn)題：（1）水平荷載在各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)間的分配。荷載分配和各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)，剛度愈大的結(jié)構(gòu)單元分配到的荷載愈多。不能按照受荷載面積計(jì)算各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平荷載。（2）計(jì)算每片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在所分到的水平荷載作用下的內(nèi)力及位移。這兩個(gè)問(wèn)題將按照框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)及

7、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)依次在以后幾節(jié)中詳細(xì)討論。在筒體結(jié)構(gòu)中，一般采用空間分析。在一些具有不規(guī)則平面或無(wú)法劃分成平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)計(jì)算的復(fù)11雜結(jié)構(gòu)中，上述簡(jiǎn)化帶來(lái)的誤差較大，也宜按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟（1）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式（框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架－剪力墻結(jié)構(gòu)、框架－筒體結(jié)構(gòu)），主要是根據(jù)建筑功能的要求（比如大空間的平面布置，可選擇框架、框筒結(jié)構(gòu)），抗震性能（地震區(qū)，宜選用周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)形式以減少地震作用，而在強(qiáng)風(fēng)區(qū)，過(guò)長(zhǎng)的自振周期會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)產(chǎn)生不利影響）以及經(jīng)濟(jì)性。（2）確定所選結(jié)構(gòu)上各類構(gòu)件的截面尺寸和數(shù)量（如框架梁、柱截面尺寸，框－剪

8、結(jié)構(gòu)中剪力墻的片數(shù)，筒體的壁厚等）。在