框架剪力牆結構框架底部剪力為什麼會突變

2022-09-27 18:03:02 字數 1258 閱讀 3843

還記得第一次做乙個框架核心筒結構的時候,需要自己手算框架部分的二道防線內力調整係數,發現外框架柱子的底部有內力突變現象。在柱子固接時,首層柱的剪力是突然大幅度增大的,而在這以上的樓層則內力規律正常,這與大部分高校教材和參考書中我們看到的框架剪力牆內力圖不一致,且基本上所有書本對此未仔細分析,僅天津大學版的《鋼筋混凝房屋結構》中對此有解釋:認為框架底部內力實際上不為零,並且是主要是由於微分方程分析過程的近似造成的,這本書中對框架剪力牆頂部剪力不為零,出現集中力加以分析,並建議設計中應保證頂層剪力牆與框架之間的連線具有整體性,這是很好的概念。

但是histruct認為框架剪力牆結構框架底部剪力突變,若基於傳統的鉸接鏈杆簡化分析方法,解釋為微分方程的近似是可以接受的,但是對於絕大部分非鉸接鏈杆簡化的實際工程,尤其是筒體,加強層等利用外框柱軸力的結構體系而言,這就不正確了。為此histruct進行了一些模型分析,均發現類似的問題,即:在支座上一層剪力牆的剪力增大趨勢突然變緩甚至減小,而框架剪力則突然增大,甚至成為框架部分的最大剪力,從而影響到二道防線內力調整時的選取,當然這個突變的幅度與框架剪力牆的特徵係數有關,框架部分很弱的時候就不明顯,但是總體規律是一致的。

那麼首先我們應該有乙個疑問,這個內力突變是真實存在的還是只是計算誤差?

問題分析

應該說這個內力突變是真實存在的,不應當被忽視。理解這個內力突變可以採用histruct推薦的乙個結構分析方法,大家可以自己試一下。首先假如此處沒有支座約束,那麼這一層的相對層間變形應該比較大,而在底部強加乙個位移限制的話,一方面,對於剪力牆而言,相當於乙個反向的作用,就是這個反向的作用,將在剪力牆中產生反向傾覆彎矩把牆的位移拉回來,因此牆的彎矩和剪力要減小,這部分減小的剪力將通過上層樓板傳遞到柱子來平衡,因此引起柱子剪力的增大,從而引起柱子彎矩的增大;而另一方面支座的作用也必須要把柱子的軸向變形拉回來,因此柱子的軸力將減小,並且由這個軸力矩產生的傾覆彎矩將會減小。

將以上的效果進行疊加,我們會發現,在總的剪力不變的情況下,牆的剪力增大趨勢將減小,而柱子的剪力將劇烈增大;在總的傾覆彎矩不變的前提下,牆的彎矩增加趨勢將減小,框架軸力形成的傾覆彎矩增大趨勢將減小,而框架本身因剪力引起的彎矩將劇烈增大。histruct認為以上這個內力變化規律基本上對所有的框架剪力牆結構有效,只是這個突變的幅度有大有小,框架部分很弱的時候就不明顯。

小結其實這個問題說簡單也簡單,說複雜也複雜。簡單是因為從力學概念上它是可以把握的,複雜是因為大家可能遇到過這個問題,但是大都沒去細想繞開走了,包括幾乎大部分國內名校名師的書籍,只是千篇一律的照搬一張很老的內力圖;說複雜還有另一層的意義是既然分析到了這個問題,那麼如何在實際設計中更好的把握和認識它,以及如何體現在結構設計中去?

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