掉层框架剪力墙结构界定方法研究

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山地建筑因其独特的环境协调能力在我国西部地区得到了非常广泛的应用。但因基础的不等高接地特点导致了其力学特性与普通结构有所不同,当将框架-剪力墙结构体系应用到山地环境中时,采用怎样的计算方法对结构进行体系界定将直接关系到建筑的经济性与安全性,此前还未对这个问题展开研究,已经正式颁布实施的《山地建筑结构设计标准》也仅仅是基于经验上的判断给出了一种建议办法,缺少相应的理论支撑。因此本文以山地掉层框剪结构为研究对象,开展了相关研究工作并得出如下结果:(1)从结构变形特征的角度,将框架-剪力墙结构在水平力作用下的侧向位移分为剪切位移与弯曲位移,利用简化方法对结构采取二次一阶分析进行位移筛分,总体上看,在框剪结构中,弯曲型位移占比沿楼层增加而增大,而剪切型位移占比随着楼层的增加而不断减小;(2)现行规范中采用框架部分的倾覆弯矩占比作为结构体系界定的依据,分别采用了抗规法和力学法进行对比分析,前者已在工程中沿用多年且对先天不规则的掉层结构依然具有适用性,而后者的计算结果受取矩点的影响较大,目前业内就矩点位置的选取尚未达成一致,因此本文建议采用抗规法作为结构倾覆弯矩的计算方法;(3)将掉层结构和普通框剪结构进行了对比研究,在受力和变形方面,发现掉层结构与其坎上层数相同的普通结构相比,有较好的吻合度,而与其总层数相同的普通结构差异较大;通过改变模型掉层部分的层数和跨数,研究不同结构布置下的位移和受力特征,发现掉层的层数和跨数变化仅对掉层部分的位移和内力有较大影响,对坎上结构的影响可忽略不计;(4)提出了山地掉层框架-剪力墙结构体系界定的方法:沿上接地层切开,取坎上部分作为结构验算部位,计算框架部分承担的倾覆弯矩比例,并以此计算结果按现行规范进行判定;(5)在罕遇地震作用下,掉层部分仅有少量梁轻微出铰,可认定该部分满足设防烈度要求,而坎上部分当框架倾覆弯矩比例超过80%时,从侧向变形特征、最大层间位移角、构件屈服顺序、结构耗能等多方面进行分析,这类结构都应判定为框架结构,与《高规》的判定结果一致,验证了本文界定方法的合理性。
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