刚度特征值对框架剪力墙结构等效地震荷载计算的影响

文章根据框架-剪力墙结构的特点,以作用倒三角形水平分布荷载的等截面弯剪悬臂杆的侧移曲线作为其初始侧移模式,利用弹塑性反应谱计算等效地震荷载.对一个18层钢筋混凝土框架-剪力墙进行了基于不同刚度特征值的等效地震荷载的计算,最后讨论了结构刚度特征值对等效地震总剪力和楼层地震剪力的影响.     

框架-复合剪力墙结构水平位移计算方法研究

框架-复合剪力墙结构是由剪切型框架和弯剪型密肋复合墙组成的双重抗侧力体系,复合墙的受力特点决定结构位移计算方法不同于一般框架-剪力墙结构。框架-复合墙体模型试验证明了结构的协同工作性能,在框架-剪力墙结构位移计算方法的基础上,引入密肋复合墙体的剪切变形,建立了框架-弯剪型复合墙结构在三种常见荷载形式下的水平位移方程,可视为框剪结构位移方程的广义表达形式。算例分析表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占比例较大,位移计算必须计入剪切变形。将框架-复合墙结构与框剪结构进行比较,分析了两者在位移、刚度等主要力学性能方面的异同。研究成果为进行框架-复合墙结构抗震设计理论研究提供了基础。     

地震作用下框剪结构中剪力墙的最佳数量及抗侧刚度优化的数学模型探析

在框剪结构中,剪力墙作为主要的抗侧力构件,它几乎承担了80％的风荷载和水平地震作用,剪力墙刚度（数量）的大小直接影响到结构的抗震性能及经济性能。如果刚度选择过小,结构将产过大的变形而不能满足使用要求：如果刚度选择过大,结构的自振周期相应会减小．地震作用相应也会增大．这样不仅使得上部结构内力变大,材料耗量也将增大．而且增加了基础的设计难度,基础造价相应提高,同时剪力墙过大．框架承担的水平作用也有所降低．但是在设计时．为了保证框架结构部分的安全．采用的设计剪力不能小于一定的限值,也就是说剪力墙再多,框架部分需要的材料也不能减少甚至可能会增加。因此,从抗震抗风角度看,剪力墙宜多设置为好;从经济角度看,剪力墙又宜少设置为好．这样的话也就存在剪力墙最优刚度的问题这是框剪结构优化设计的关键．     

框剪结构剪力墙最优抗侧刚度快速计算方法

通过PKPM建立了一个常见的框剪结构模型,并利用该模型研究了剪力墙最优刚度特征值与建筑高度、剪力墙抗侧刚度之间的关系,得到了框剪结构中剪力墙部分的优化解快速计算方法。首先,阐述了框剪结构中框架与剪力墙的共同工作关系,介绍了该简便算法的原理。然后建立结构模型进行反复调试和统计分析,利用MATLAB公式拟合程序,将原有的层间位移角计算表简化成数学公式,从而得到优化公式和快速计算方法。     

考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙结构分析的传递矩阵法

考虑剪力墙剪切变形影响、连梁固结连接条件,利用变分原理,建立框架-剪力墙结构分析模型的微分方程。推导微分方程的初参数解,进而建立适应变刚度结构分析的传递矩阵法,给出均布荷载和倒三角形分布荷载作用的传递矩阵荷载附加项的计算公式,导出顶部集中荷载、顶部集中弯矩、沿高度方向均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的挠度、转角、剪力墙弯矩、剪力的计算公式。以2个铰结体系框架-剪力墙为例,对计算公式进行验证。研究结果表明:当连梁等效抗弯刚度为0 k N·m/m时固结体系可退化成铰结体系,当剪力墙抗剪刚度趋于无穷大时,弯剪型剪力墙可退化为不考虑剪切变形的弯曲型剪力墙,因此,本文微分方程可适应于多种模型的计算;采用传递矩阵法分析变刚度框架-剪力墙结构,其计算结果与采用平均刚度法的理论解析解结果较吻合,证明传递矩阵法与平均刚度法都具有可行性,但若提高计算精度,则应采用能考虑变刚度特征的传递矩阵法或有限元法;考虑剪力墙剪切变形影响的本文计算公式所得计算结果与其他公式所得结果有一定差别。     

50米以上高层建筑在地震荷载下剪力墙数量的确定

本文将框一剪结构模拟成为下端固定承受地震荷载的悬臂梁,建立了在梁某一水平截面上的剪力平衡方程。用微分方程法推出了考虑剪力墙弯曲变形和框架柱轴向变形时的结构变形曲线;并考虑了框架柱轴向变形对结构自振周期的影响,用能量法导出了周期的计算公式;用施加顶部集中荷载的简化方法模拟了高振型的影响。这样,建立了考虑剪力墙弯曲变形,框架柱轴向变形和高振型影响的数学模型,用于确定剪力墙的最优数量。最后给出一个工程实例说明此数学模型的解。本文是框架一剪力墙高层建筑(高度50米以下)结构抗地震荷载剪力墙数量优化分析工作的继续。     

网格式框架的等效抗侧刚度分析

为了解网格式框架抵抗水平荷载作用的能力,基于D值法,假定轴力在结构横截面上呈线性分布,且考虑弯曲变形和剪切变形的影响,得到了在倒三角形分布荷载、均布荷载和顶点集中荷载等作用下结构的等效抗侧刚度公式,并用有限元法及试验做了对比.结果表明:结构侧移以剪切变形为主,但弯曲侧移的影响随结构高度的增加而增加,因此应考虑弯曲侧移对总侧移的影响;中柱的轴向变形对结构抗侧刚度及侧移的影响较小;与有限元法及试验结果的折算抗侧刚度相比,本文的等效抗侧刚度公式具有理想的计算精度,可用于预估结构的抗侧能力.     

基于刚度退化的框架结构受力性能研究

根据模型试验数据确定各变形阶段框架的实际抗侧刚度,采用框架抗推刚度退化系数对框架各楼层抗推刚度进行修正,再引入周期、剪力与侧移修正系数对弹性阶段的结构受力性能予以修正,提出一种考虑刚度退化时框架结构的计算方法,并给出具体计算步骤.以8层框架为例,探讨了抗侧刚度退化对结构受力性能的影响.结果表明:考虑结构的刚度退化,结构自振周期增大,楼层剪力减少,侧移增加,符合工程实际,且概念清晰,简单适用,能为现行规范的补充与完善提供参考.     

含断层剪力墙框-剪结构的楼层地震剪力

在用数值分析法分析含断层剪力墙框-剪结构地震响应的基础上,采用杆系-层间模型,对不同剪力墙高度的剪力墙刚度中断的框-剪结构模型进行动力分析,通过输入EL-Centro地震波,将所得到的结构最大位移反应和楼层剪力与振动台的试验结果进行对比,结果吻合较好,文中得出反应点以上的截断剪力墙,比在其下截断对于框-剪结构和抗震和受力更为有利的结论。     

框支剪力墙中落地剪力墙合理刚度优化研究

落地剪力墙刚度是影响框支剪力墙结构安全性和经济型的重要因素之一.对框支剪力墙结构忽略楼板变形,运用振型分解反应谱法求解结构地震作用并将其作为目标函数,以层间位移与层高之比为约束条件,在层间位移与层高之比满足规范要求的条件下,使结构地震作用最小的落地剪力墙刚度即为合理刚度.在具体的数值求解中,可编写优化程序运用MATLAB、MATHCAD等软件进行计算.算例结果显示,本优化方法较全面的考虑了结构总高度、标准剪力墙刚度、层高、楼层自重等因素对落地剪力墙刚度的影响,同时具有概念简单、运算方便等优点,适用于框支剪力墙的初步设计.图2,表3,参9.     

变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化

文章通过对变刚度框剪结构层单元模型分析,推导出整体刚度方程,并考虑多振型因素的影响,提出变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化的计算方法,同时运用Matlab编制的软件程序对实例进行了计算,可便捷计算出剪力墙的最优刚度及各种地震作用情况下的位移,给结构的初步设计带来一定的参考价值。     

节点刚度对钢框架-组合剪力墙动力特性的影响

采用有限元软件ANSYS对钢框架-组合剪力墙进行模态和反应谱分析,考察节点刚度对结构自振特性及多遇地震作用下动力性能的影响。结果表明,随节点刚度的增大,结构自振周期和楼层侧移减小,基底剪力增大,这种变化在节点铰接和刚接范围内较小,在半刚接范围内显著;在节点刚度相同的情况下,多遇地震作用下组合剪力墙和钢板剪力墙结构的抗侧能力相近;采用组合剪力墙的钢框架结构中,节点刚度对动力特性的影响不明显,使用半刚性节点更合理。     

框-剪结构考虑剪力墙剪切变形影响的剪力墙合理数量

基于框-剪结构协同工作的连续化分析原理,文章得到了考虑剪力墙剪切变形影响的框-剪结构刚接体系的剪力墙合理数量计算式,并与不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系的计算式进行比较,分析了它们在确定剪力墙合理数量上的相似和不同。通过算例讨论了框-剪结构的具体剪力墙合理数量值,分析了剪力墙剪切变形和连梁约束刚度对其影响程度,并得出剪力墙的剪切变形对剪力墙合理数量的影响比连梁约束刚度弱;考虑剪力墙剪切变形影响的刚接体系的剪力墙合理数量比不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系均少,使得结构在安全前提下更加经济合理。     

框架-剪力墙混合结构层模型试验研究

为了解混合结构的滞回特性及变形性能,利用低周反复荷载试验对6个不同类型的框架-剪力墙结构进行了研究,得到了各个试件的滞回曲线.通过改变剪力墙刚度,框架柱类型以及轴压比,比较了各种因素对结构受力性能的影响.分析了各个试件的加载过程,破坏形态以及滞回曲线,并提出了数值分析方法对试件进行了模拟,最后得出结论,框架-剪力墙结构的抗侧刚度和变形能力主要取决于剪力墙,框架能够改善结构的变形能力,采用钢框架更有助于结构的抗震.     

弯剪型-弯曲型双重抗侧力结构体系水平位移的解析解

对中高层弯剪型-弯曲型双重抗侧力结构体系的水平位移计算方法进行了研究.将弯曲型子结构视为仅发生弯曲变形的悬臂墙,将弯剪型子结构视为同时发生弯曲变形和剪切变形的Timoshenko悬臂墙,在此基础上建立了弯剪型-弯曲型双重抗侧力结构体系的位移微分方程,结合边界条件,推导了均布荷载等三种荷载下结构的弯曲变形、剪切变形和总水平位移的解析解.探讨了弯剪型-弯曲型双重结构与剪切形-弯曲形双重结构位移计算方法的关系.结果表明,剪切形-弯曲形双重结构可视为弯剪型-弯曲型双重结构在弯剪型子结构抗弯刚度取无穷大时的一种特殊表现形式.     

框-剪结构总框架最大水平剪力层分析

从高层框－剪结构刚度特征值λ与侧移曲线的关系入手，建立总框架最大水平剪力层的相对高度ξｍａｘ与λ的关系式，用多功能求解器求解超越方程，并给出总框架的一系列Ｑｊ－ζ－λ关系曲线和λ－ζｍａｘ关系图，得出关于框－剪结构中，总框架最大水平剪力层特性的４个结论。     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

关于配置少量剪力墙的框架结构的探讨

布置少量剪力墙的框架结构的受力性能及变性特点,决定了该类结构在空间整体作用受力分析和计算时考虑框架与剪力墙的协同作用。具体构件设计时,分别按纯框架结构、框架剪力墙结构分析计算,进行包络设计,梁、柱按纯框架结构要求设计,剪力墙按框架剪力墙的要求设计。大跨度公共建筑宜设置抗侧力构件,加大结构抗侧力刚度,严格保证抗侧构件的设计要求。     

剪力墙最优刚度及其计算机实现

系统地提出了高层框架－剪力墙结构中的剪力墙最优刚度的概念，解决长期以来困绕着高层框架－剪力墙结构设计中剪力墙数量合理确定的困难，提供一种确定剪力墙数量的科学方法。在分析剪力墙赐度与地震作用相互关系的基础上，建立确定了剪力墙最优刚度的数学模型。同时，考虑剪力墙剪切变形，框架住的轴向变形，剪力墙基础的转动，以及剪力墙刚度沿结构高度变化对剪力墙最优刚度的影响。     

混凝土网格式框架抗侧性能影响因素分析

网格式框架是在框架基础上由边柱、楼层梁、中柱和层间梁正交构成,本文对其考虑梁、柱刚度的影响,采用有限元分析方法进行抗侧性能分析。结果表明:与框架结构相比,中柱和层间梁的设置可以使结构内力分布更加均匀,有效降低结构内力峰值和提高结构抗侧刚度;提高边柱和中柱刚度可以有效改善结构的抗侧刚度,但边柱刚度的提高对中柱和层间梁内力变化梯度的影响较小,而中柱刚度提高可以降低楼层梁和边柱的弯曲内力,但对层间梁内力变化梯度的影响不大;相对于柱刚度的变化,楼层梁和层间梁刚度改变分别对其余构件内力的改善意义不大,对结构抗侧刚度的提高作用相对较弱。