剪力墻位置和數量對框架-剪力墻結構受力性能的影響分析

陳曉紅

摘? 要：建立了框架-剪力墻結構基于變形協調的連續化分析方法，通過對剪力墻位置和剪力墻厚度等數量方面的改變考察框剪結構的受力性能，通過對層間位移角的影響值的對比得到剪力墻布置方案的結論，可供結構設計參考。

關鍵詞：框架-剪力墻結構;層間位移角;抗震能力

中圖分類號：TU398+.2 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）11-0064-03

Abstract： A continuous analysis method of frame-shear wall structure based on deformation coordination is established. Through the change of shear wall position and shear wall thickness， the mechanical performance of frame shear structure is investigated.

Keywords： frame-shear wall structure; interstory displacement angle; seismic resistance

前言

在框架中加入剪力墻后，可以有效降低結構側移值、增加結構剛度，提高結構的抗震能力。但剪力墻的位置不同，其提高的抗震能力差距很大;而剪力墻的數量又有著墻體片數、墻體長度、墻體厚度等有著密切的關系，這些都屬于結構概念設計的范疇。為了探究框剪結構中剪力墻的位置和數量對框剪結構的影響，本文通過實例的力學性能的分析，對剪力墻的變化引起的框剪結構性能參數的改變進行對比，為概念設計提供更清晰的參考。

1 框架-剪力墻的結構分析方法

框架-剪力墻結構是框架和剪力墻的混合體系，是國內外常用的高層結構，分為鉸接和剛接兩種體系[1]。我們都知道框架在側向力作用下的變形為剪切型，而剪力墻結構側移變形主要為彎曲型，兩種性質完全不同的結構，通過剛性樓屋蓋連接成一個整體——框架-剪力墻結構，由于變形協調一起工作，從而形成整個結構的抗側剛度[1]。根據連續化方法，在水平力作用下，該結構分析方法如下，如下圖1中計算簡圖。

其中q（x）為作用于框架-剪力墻結構的主軸方向的總水平倒三角形分布外荷載;pk（x）為主軸方向的倒三角形分布于總框架上的水平荷載;E■qm為第m片剪力墻的廣義抗彎剛度;y（x）為側向變形量;EIq為總剪力墻的總抗彎剛度、抗側剛度。

接框架-剪力墻結構協調工作且以側移值y（x）為未知數的方程表達式。通過求解其通解，引入相應的邊界條件，并令？孜=■，得到在倒三角形荷載下框剪結構的側移值如下表達式（6）：

當x=H，？孜=1時，該結構在倒三角形分布的水平荷載下的頂點位移？駐為式（7）。

2 案例分析

2.1 剪力墻位置變化的案例分析

為簡化計算，以某三跨間距4.5m的框剪結構，設防烈度為7度II類，基本風壓為0.4kN/m2，層高為3.6m，地面粗糙度為C類，平面布置方案見圖2（圖中涂黑部分為剪力墻位置）。現采用YJK結構軟件進行分析，結果見表1。

2.2 剪力墻厚度變化對抗震性能的影響（圖3）

3 結束語

上述案例通過采用固定軸網柱距、樓層數、樓蓋荷重，以不同位置的剪力墻布置和墻體厚度的改變進行考察，可以看出，剪力墻位置居于平面中央處或呈對稱布置效果較為顯著;剪力墻的數量的改變以長度的增加影響較大，厚度的改變影響相對較小。

框架中加入剪力墻可提高結構的抗震性，也能增加耗能能力，與框架部分形成兩道抗震防線。當剪力墻部分遭受破壞后，純框架部分可提供更多的延性。性能設計法[3]的基本思想就是建筑物除了在大地震中不能倒塌外，還應在小震作用下不能產生過大的位移，以使得非結構的設備部分產生破壞，剪力墻的合理設置不失為達到該要求提升結構剛度的有效方法。

參考文獻：

[1]傅學怡.實用高層建筑結構設計（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]中國建筑科學研究院.高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-201

0）[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]方鄂華.高層建筑鋼筋混凝土結構概念設計[M].北京：機械工業出版社，2007.