框架-剪力墙上部结构共同工作的机理与框架、剪力墙的相对刚度比密切相关,并存在一定的变化规律。研究分析这一内在联系与变化规律,本文试图确立框剪结构在正常工作阶段(弹性领域)上部共同工作的有效变化范围及最佳状态,弹塑性阶段的承载力变化规律、合理出铰次序及相应的有利屈服机制,从而使框剪结构能够抵御不同程度的荷载与作用。 基于此,本文就上述目的通过以下方法对框剪结构的承载力、刚度、变形、延性及弹塑性耗能能力进行了系统的综合分析研究,得出了一系列有关上部结构共同工作的结论。 弹性阶段,基于“等效刚度顶点位移相等”原则,推算出框剪结构等效抗侧刚度数学表达式,并对其按共同工作与不共同工作(假设)进行了分析比较,得出了结构“等效抗侧刚度放大倍数”与“相对刚度比”的内在联系与变化规律;结合对内力分配、层间位移等因素的分析,提出了框剪上部结构共同工作“有效变化范围”及“最佳状态”的初步概念。而后,针对工程实例,变换影响结构刚度比的主要参数——构件断面尺寸,对各种工况进行理论分析与计算研究,得出了一系列反应上部结构共同工作变化规律的实际数据。经综合比较,得出当λ=1.15～2.50范围内时,框架与剪力墙的相对刚度比适中;当λ=1.50～2.50时,框架与剪力墙的相对刚度比合理且上部结构共同工作处于有效变化范围;而当λ在2.0附近变化时,共同工作为最佳状态。 弹塑性阶段,通过对框剪结构层间位移角、刚度退化、内力重分布、框架最不利受力状态及“性能推覆”等综合分析,得出了框剪结构弹塑性状态的承载力变化规律;通过对框剪结构主要耗能构件与主要承载力构件的延性、滞回环特性、破坏形态与破坏机制等综合分析,得出框剪结构的合理出铰次序及相应的有利屈服机制:连梁——框架梁——墙根——柱底,已经屈服后的主要耗能构件受约束于尚未屈服仍保持弹性状态的主要承载力构件,从而形成能够有效控制层间位移角的受约束屈服阶段。保证框剪结构有效共同工作的基本措施应设法延长这一阶段,并在现行规范基础之上采取提高框架承载力、变形能力以及减小柱截面尺寸的有效措施。 最后,本文结合有关框剪结构足尺拟动力试验以及模型振动台试验论证了以上关于上部结构共同工作的主要结论。