2023年11月2日

框架剪力墙框架剪力结构变形特性

作者 admin

摘要: 框架结构变形为剪力型,剪力墙结构变形为曲流型,框架结构变形为弯剪型。 有时他们只是死记硬背,却不知道真正的原因。 很多人都有这种现象。 首先,什么是剪切型和锯齿型?

一般国内高层结构设计教材定义如下:①弯曲型:变形特征符合悬臂梁的弯曲变形规律,称为弯曲变形。 ②剪切型:变形特征符合悬臂梁的剪切变形规律,称为剪切变形。

1、框架布置变形特性

要了解框架结构的变形特性,首先要研究框架结构的受力特性。

(1)水平力作用下框架结构的受力特性

为了方便起见,仅考虑单层单跨框架结构,计算其在水平力作用下的内力分布。

框架

图1 单层单跨布置受力特征

框架结构的抗倾覆弯矩由两部分组成:①框架柱柱端弯矩;②框架边柱轴力引起的弯矩。 对于单层单跨框架布局,这两个部分各占50%,即均为FH/2。

(2)水平力作用下框架结构的变形特性

现在,让我们从另一个角度来看一下标题。 假设上图中的抗倾覆弯矩计算位置不是取在底部,而是取在柱的反弯点处,则结构应力如图2(d)所示。 图2(a)中的框架可视为空心悬臂柱,截面高度即为框架的总跨度。 在反弯点处切割时,空心悬臂柱的弯矩M和剪力V分别产生响应。 形变。 由于轴向截面利用率大于弯曲截面利用率(可以尝试计算压缩和弯曲用相同力时的变形值),因此剪力V引起的变形更大大于弯矩M引起的变形,框架结构的变形特征一般呈现剪切型。

框架

图2 某框架布局变形示意图

2 剪力墙布置变形特征

在研究剪力墙的布置变形之前,我们首先了解一下多层架的受力和变形特征。

(1) 机架布置的受力变形特性

货架布局可以看作是一种特殊的框架布局。 当梁柱线刚度比大于4时,梁可视为无限刚度,此时节点区域不发生相对变形。 当柱线刚度远大于梁线刚度时,梁柱节点可视为铰接节点,即图3中的货架结构。有人会问,为什么货架也是框架,但图3中的变形是锯齿型的,不是剪切型的框架? 框架与机架的本质区别在于梁柱节点处是否存在相对变形(梁是否受剪、柱是否有轴力、柱是否有反向弯曲点)。 图3的货架结构中,立柱的受力状态与悬臂梁的受力状态接近,其变形特性呈曲线状。 (可以看图4柱弯矩图,如果取出整根框架柱计算变形,应该是剪力型)

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图3:多层货架布置的受力与变形

框架

图4 多层框架布局应力与变形

(2)剪力墙布置变形

剪力墙结构由于“柱构件”剪力墙截面巨大,实际上它是一种齿条结构(弱连梁)或无梁齿条结构(整墙),(只是为了控制其变形(剪力墙的刚度很大)是它的变形形式是弯曲的。

3 框切版式变形特点

框剪布局是由框架和剪力墙组成的布局。 图5为框架剪力墙结构计算模型。 框架剪力墙结构可以等效为车架结构与框架结构混合的一种结构形式,只不过车架结构的柱不是柱断面而是剪力墙断面。

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图5 框架剪力墙布置示意图

对于框架剪力墙结构,其变形特性介于框架和剪力墙之间。 最关键的因素是各层的位移必须协调。 图6显示了框架和剪力墙布置各自的变形特征。

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图6 框架与剪力墙变形图

显然,由于变形协调,框剪结构的变形模式为:由于下部框架结构层间位移较大,框剪结构变形与框架变形相似; 结构顶部剪力墙层间位移较大,框剪结构变形。 与剪力墙类似。 所有变形均为倒S形。

注:本文来自Seuboy的博客。