一种计算框架-剪力墙临界承载力的解析法

发布时间：2021-07-12 17:32

　　针对规范计算长度系数法无法考虑框架与剪力墙之间的相互作用、同层柱之间的相互支援以及层与层的支援作用的不足,提出了一种计算框架-剪力墙结构临界力的解析算法。利用"三弹簧-摇摆柱"力学模型作为基本单元来计算单个框架柱的稳定承载力,进而通过基本单元（刚度和荷载）在各楼层内组装,之后再将各楼层的刚度及荷载进行楼层间的组装,将求解框架-剪力墙临界承载力转化为求解结构的楼层抗侧刚度,进而推导了可直接计算有侧移框架-剪力墙临界力的简单实用的计算公式,该公式能考虑这三种支援作用,即同层各柱间的支援作用,楼层间的相互支援作用,以及剪力墙对框架的支援作用,有效地弥补了规范尚无法求解框架-剪力墙临界力的不足。算例计算结果表明:该方法有很好的精度及准确性,可供工程设计使用。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(19)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

单层框架-剪力墙

由于摇摆柱无法提供刚度,因此扩展结构与原结构具有相同的侧移刚度。扩展结构可简化为弹簧-摇摆柱模型,如图2。图2弹簧-摇摆柱模型中弹簧刚度为K0,即为原结构的抗侧刚度,在摇摆柱柱顶施加荷载 Ρ - , 产生侧移δ,对下端取矩: Ρ - δ-Κ 0 δ?h=0 ,可得出弹簧-摇摆柱结构临界状态表达式

图3所示框架-剪力墙双重抗侧力结构,两者之间通过能够体现楼盖作用的刚性链杆相连。对于多层高层框架-剪力墙结构因为杆件众多直接计算整体结构的临界承载力是困难的。由于框架与剪力墙之间的相互作用复杂,直接求解整体结够的临界内外刚度比系数α进而确定结构的整体稳定亦是非常困难的。因此,有必要寻找简单的便于应用的求解结构临界力的计算方法。本文利用分离柱法[6]将分析的局部柱从整体框架-剪力墙结构(图3)中分离出来,框架-剪力墙结构的每根分离柱的柱端约束都可采用三个弹簧来模拟,如图4(a)。分离柱顶作用侧移刚度为cw的水平弹簧,相当于将剪力墙对柱的支撑作用看做为一水平弹簧对柱提供支撑,其能够很好地体现剪力墙与柱之间的相互作用,分离柱顶端和底端受到转动约束,其转动刚度分别为c1和c2。定义 R 1 =c 1 /6i c ,R 2 =c 2 /6i c , c - w =c w h 2 /i c ,i c 为分离柱的线刚度, c - w 为支撑弹簧相对刚度。图4(a)所示三弹簧受压柱的稳定特征方程为[7]

【参考文献】：
期刊论文
[1]有侧移框架临界承载力的实用计算方法[J]. 兰树伟,周东华,双超,韩春秀.  振动与冲击. 2019(11)
[2]地震动强度指标与框架结构响应的相关性研究[J]. 陈健云,李静,韩进财,徐强.  振动与冲击. 2017(03)
[3]确定受压柱计算长度的通用图表[J]. 耿旭阳,周东华,陈旭,姚凯程,王月玥.  工程力学. 2014(08)
[4]考虑压缩效应的简支弹性杆受压屈曲的理论分析[J]. 慕青松.  工程力学. 2013(11)
[5]多层有侧移框架整体稳定的简便计算方法[J]. 郝际平,田炜烽,王先铁.  建筑结构学报. 2011(11)



本文编号：3280347