框架—剪力墙结构的受力与力学性能及协同工作分析

框架—剪力墙结构的受力与力学性能及协同工作分析

【摘 要】框架-剪力剪结构其主要结构为框架体系（由梁柱组成），部分为剪力墙结构（水平荷载作用下，为空间整体抗侧力的构件）。它通常被设计用做布置复杂的竖向或平面，承受较大水平荷载的高层建筑。同时由于它是框架与剪力墙两种不同结构体系的结合布置，故其同时兼具两者的优势，既具有优秀的剪力墙的抗侧力能力，又因框架结构的开阔性使建筑具备更大的平面使用面积。因而这种结构被大力推广应用于商业、公共建筑当中。

【关键词】框剪结构；抗侧刚度；抗扭能力；空间刚度；延性破坏；塑性变形

0 引言

近十几年来，我国的高层建筑正进入一个由逐渐成熟的阶段，随着人口的增长，用地面积的减少，人们对于生活居住，工作环境要求的提升，各个城市都在倡导发展高层建筑，加速其发展逬程。目前，我国高层建筑的结构高度在不断增加，结构体型更加复杂，平、立面多样化，为结构的设计带来了极大的挑战，仍以钢筋混凝土结构为主要建筑结构。

1 框架-剪力墙结构的受力及变形性能

框剪结构在目前的设计中大致有以下四种结构形式：一、剪力墙与框架单独布置，互不干扰；二、将剪力墙嵌入到框架结构的柱跨内；三、在单片抗侧力结构中，不间断布置剪力墙和框架；四、上述两种或三种结构的组合。

从受力特点来看，结构的变形为剪弯型，即下部结构的层间变形小；上部层间则变形较大。在承受水平作用力下，剪力墙结构的变形曲线为弯曲形，而框架结构则以剪切型变形为主，此时由于存在大刚度楼板的作用，两种结构相互协调，促使整体结构的位移和变形呈现弯剪变化。考虑结构的侧向刚度，由于剪力墙刚度较大，故相对框架承担更多的抵抗力，故而剪力墙受到的剪力也远大于框架体系。其中，刚度特征值λ对框剪结构的受力和位移特性有深刻的影响，侧移曲线的形状与λ值有关。其中λ可由公式λ=求得。λ为框架的抗推刚度与剪力墙抗推刚度的比值。

当λ的值很小时，剪力墙的变形起主要作用，框架的刚度很小，结构的位移曲线接近于剪力墙的变形曲线’呈弯曲型；当λ很大时，框架的刚度作用相对较大，墙起的作用较小，体系的位移曲线与框架的剪切型类似。当λ在2-6之间时，位移的曲线则介于框架与剪力墙的变形曲线之间，上部稍微带剪切型，下部略呈弯曲型，从而整体呈现出弯剪变形，并使得结构上下层的层间变形更为均匀。

2 框架-剪力墙结构的协同工作分析 框架-剪力墙结构是双重抗侧力构件，由两种变形性质不同的抗侧力单元（剪力墙、柱）通过楼板的协调变形来共同抵抗水平荷载及竖向荷载的体系。在二者相互协同作用时，首先由于剪力墙的刚度远大于框架的刚度，故而通常由剪力墙承担大多数的受力荷载；其次，二者在分担荷载的比例上是上下变化的，由它们各自的变化特点可知，框架结构的下部变形较小，而剪力墙的下部结构变形却增大了，从而使剪力墙承担更多的下部荷载，而框架分担较少的部分。反之，在上部却正好相反，剪力墙变形减小，而框架结构的变形却相应增大，负担的剪力值亦同时增大。故而，结构上下部所承担的剪力更趋合理，使结构的侧向刚度整体得到了提高。

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