框架—剪力墙结构由于具有广泛的适用性和良好的抗震性能,被应用于世界各地,尤其在我国的高层建筑中得到了广泛的应用。 本文针对框剪结构这一应用极为广泛的结构形式进行了研究,对框架—剪力墙结构中剪力墙合理刚度进行了优化设计。 本文主要开展了以下工作: 1.介绍了框架一剪力墙结构空间协同工作的原理,并利用边界条件,求解基本微分方程在倒三角形水平荷载和顶点水平集中荷载下的解。同时,讨论了框架的剪切刚度的求解方法以及改变框—剪结构中剪力墙弯曲刚度的方法。 2.根据框—剪结构在倒三角水平荷载和顶点水平集中荷载下的位移表达式,并以规范规定的位移允许值为约束条件,同时考虑了刚重比、剪重比等约束,建立了框架—剪力墙结构剪力墙抗侧刚度优化的数学模型。结合新规范讨论了数学模型数值解的求解方法。该模型适用于高度不超过50m且质量和刚度沿高度分布比较均匀的中高层框剪结构住宅。 3.结合武汉地区一实际工程具体分析了剪力墙抗侧刚度优化方法在实际工程中的应用。具体讨论了在低抗震设防烈度地区,风荷载作用对结构位移的反应特性;求出了风荷载作用下,框—剪结构的最优刚度特征值,进而求出了剪力墙的最优弯曲刚度和整个框剪结构层侧移刚度;在计算结果的分析中,分析讨论了位移反应与刚度特征值的关系;给出了风荷载作用下,结构层间位移角随刚度特征值的变化曲线,发生最大层间位移所在楼层随刚度特征值变化曲线。 4.就层间位移角在楼层中的分布情况和分布规律以及随刚度特征值变化的规律,提出了在结构施工图设计中如何划分结构标准层的建议和应考虑的影响因素:并就判断框—剪结构中框架柱与剪力墙刚度分配是否合理的具体方法提出了自己看法和建议。为结构设计人员在初步设计和施工图设计时,提供了一种确定剪力墙最优抗侧刚度的方法,对优化结构设计具有很好的工程应用价值。