摘要:做框架核心筒结构的时候,需要自己手算框架部分的二道防线内力调整系数,发现外框架柱子的底部有内力突变现象。在柱子固接时,首层柱的剪力是突然大幅度增大的,而在这以上的楼层则内力规律正常,这与大部分高校教材和参考书中我们看到的框架剪力墙内力图不一致。

框架剪力墙结构
问题的提出 做一个框架核心筒结构的时候,需要自己手算框架部分的二道防线内力调整系数,发现外框架柱子的底部有内力突变现象。在柱子固接时,首层柱的剪力是突然大幅度增大的,而在这以上的楼层则内力规律正常,这与大部分高校教材和参考书中我们看到的框架剪力墙内力图不一致,且基本上所有书本对此未仔细分析,仅天津大学版的《钢筋混凝房屋结构》中对此有解释:认为框架底部内力实际上不为零,并且是主要是由于微分方程分析过程的近似造成的,这本书中对框架剪力墙顶部剪力不为零,出现集中力加以分析,并建议设计中应保证顶层剪力墙与框架之间的连接具有整体性,这是很好的概念。框架剪力墙结构框架底部剪力突变,若基于传统的铰接链杆简化分析方法,解释为微分方程的近似是可以接受的,但是对于绝大部分非铰接链杆简化的实际工程,尤其是筒体,加强层等利用外框柱轴力的结构体系而言,这就不正确了。进行了一些模型分析,均发现类似的问题,即:在支座上一层剪力墙的剪力增大趋势突然变缓甚至减小,而框架剪力则突然增大,甚至成为框架部分的最大剪力,从而影响到二道防线内力调整时Vf.max的选取,当然这个突变的幅度与框架剪力墙的特征系数有关,框架部分很弱的时候就不明显,但是总体规律是一致的。那么首先我们应该有一个疑问,这个内力突变是真实存在的还是只是计算误差? 问题分析 应该说这个内力突变是真实存在的,不应当被忽视。理解这个内力突变可以采用一个结构分析方法,大家可以自己试一下。首先假如此处没有支座约束,那么这一层的相对层间变形应该比较大,而在底部强加一个位移限制的话,一方面,对于剪力墙而言,相当于一个反向的作用,就是这个反向的作用,将在剪力墙中产生反向倾覆弯矩把墙的位移拉回来,因此墙的弯矩和剪力要减小,这部分减小的剪力将通过上层楼板传递到柱子来平衡,因此引起柱子剪力的增大,从而引起柱子弯矩的增大;而另一方面支座的作用也必须要把柱子的轴向变形拉回来,因此柱子的轴力将减小,并且由这个轴力矩产生的倾覆弯矩将会减小。将以上的效果进行叠加,我们会发现,在总的剪力不变的情况下,墙的剪力增大趋势将减小,而柱子的剪力将剧烈增大;在总的倾覆弯矩不变的前提下,墙的弯矩增加趋势将减小,框架轴力形成的倾覆弯矩增大趋势将减小,而框架本身因剪力引起的弯矩将剧烈增大。这个内力变化规律基本上对所有的框架剪力墙结构有效,只是这个突变的幅度有大有小,框架部分很弱的时候就不明显。 小结 其实这个问题说简单也简单,说复杂也复杂。简单是因为从力学概念上它是可以把握的,复杂是因为大家可能遇到过这个问题,但是大都没去细想绕开走了,包括几乎大部分国内名校名师的书籍,只是千篇一律的照搬一张很老的内力图;说复杂还有另一层的意义是既然分析到了这个问题,那么如何在实际设计中更好的把握和认识它,以及如何体现在结构设计中去?
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