框架剪力墻結(jié)構(gòu)0.2V0和Vf,max內(nèi)力調(diào)整的概念和設(shè)計(jì)建議-Histruct.doc

框架剪力墻結(jié)構(gòu)0.2V0和Vf,max內(nèi)力調(diào)整的概念和設(shè)計(jì)建議HiStruct在okok上看到有人問(wèn)為什么0.2V0是取結(jié)構(gòu)底部而不是每層的剪力，并且不是少數(shù)人對(duì)此有疑惑，因此HiStruct 將對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，以加深大家對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的理解。首先，來(lái)看看規(guī)范是如何執(zhí)行這個(gè)內(nèi)力調(diào)整的：根據(jù)高規(guī)和抗規(guī)的規(guī)定：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量必須滿足一定要求。這就是說(shuō)，在地震作用時(shí)剪力墻作為第一道防線承擔(dān)了大部分的水平力。但這并不意味著框架部分可以設(shè)計(jì)得很弱。相反，框架部分作為第二道防線必須具備一定的抗側(cè)力能力，這就需要在計(jì)算時(shí)，對(duì)框架部分所承擔(dān)的剪力進(jìn)行調(diào)整。 在高規(guī)中，對(duì) Vf 0.2V0的樓層，設(shè)計(jì)時(shí) Vf 取 1.5Vf,max和 0.2V0 的較小值。V0為地震作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)底部總剪力，Vf,max為各層框架所承擔(dān)的總剪力中的最大值。這種調(diào)整方法對(duì)于框架柱沿豎向的數(shù)量變化不大的情況是合適的，但是對(duì)于那些框架柱沿豎向的數(shù)量變化較大的建筑，這樣調(diào)整會(huì)造成上部樓層框架柱所承擔(dān)的剪力明顯偏大，是不合理的。因此，高規(guī)規(guī)定：對(duì)框架柱數(shù)量從下至上分段有規(guī)律變化的結(jié)構(gòu)，當(dāng)Vf0.2V0 時(shí)，V0應(yīng)取每段最下一層結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的總剪力；Vf,max 應(yīng)取每段中對(duì)應(yīng)于地震作用。其次，理解為什么要進(jìn)行框架部分的內(nèi)力調(diào)整，我想幾乎所有的結(jié)構(gòu)工程師都大概的知道這是為了保證框架作為結(jié)構(gòu)二道防線之用。那么詳細(xì)分析起來(lái)會(huì)是如何呢？首先來(lái)看典型框架剪力墻的內(nèi)力分配圖（此圖為解析推導(dǎo)，與實(shí)際情況稍有出路，可以參考理論推導(dǎo)的假設(shè)，但是基本規(guī)律是合適的）。 由圖可見(jiàn)在結(jié)構(gòu)的底部剪力墻需承擔(dān)大部分的內(nèi)力，變形上是剪力墻小而框架大，因此剪力墻在此部分起到主導(dǎo)的作用，即第一道防線，若在外力作用下剪力墻屈服則將轉(zhuǎn)移很大的內(nèi)力給框架，此時(shí)只按彈性分析設(shè)計(jì)出來(lái)的框架將無(wú)法承擔(dān)這部分由墻轉(zhuǎn)移出來(lái)的作用而破壞，因此我們需要提高底部區(qū)域框架的設(shè)計(jì)內(nèi)力以實(shí)現(xiàn)它的二道防線功能。那么對(duì)于結(jié)構(gòu)的上部區(qū)域是否還是這樣的情況呢？那就不是了，頂部區(qū)域框架可能承擔(dān)超過(guò)層剪力的作用而剪力墻的內(nèi)力則反向與外力作用相同，因此在上部（尤其是頂部）區(qū)域，框架剪力=外力+墻剪力！而變形上框架小剪力墻大，此時(shí)實(shí)際上框架起到主導(dǎo)作用，是框架在幫剪力墻，那么兩道防線的概念則發(fā)生了轉(zhuǎn)移，因此在框架剪力墻結(jié)構(gòu)的頂部區(qū)域也需要加強(qiáng)框架。第三，對(duì)于普通的框架剪力墻結(jié)構(gòu)而言，執(zhí)行了規(guī)范的規(guī)定會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？應(yīng)該分兩種情況討論，第一種情況，當(dāng)1.5Vf,max0.2V0時(shí)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)中底部區(qū)域的內(nèi)力調(diào)整由0.2V0控制，中部區(qū)域不需要調(diào)整，上部區(qū)域由0.2V0控制，此時(shí)也出現(xiàn)了對(duì)于頂部區(qū)域而言就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)力調(diào)整系數(shù)過(guò)大的情況，這種情況下調(diào)整框架的內(nèi)力在結(jié)構(gòu)概念上就意義就不清晰了，因此HiStruct建議，此時(shí)若調(diào)整系數(shù)很大則可直接采用“2”的調(diào)整系數(shù)，但是一般情況下既然1.5Vf,max0.2V0則說(shuō)明框架部分其實(shí)也不太弱，即頂部按0.2V0的調(diào)整系數(shù)一般不會(huì)太大，可以設(shè)計(jì)下來(lái)。在規(guī)范尚未明確可以分段采用V0時(shí)，也考慮框架剪力墻結(jié)構(gòu)的頂部區(qū)域需要加強(qiáng)框架，因此從安全性的角度出發(fā)，規(guī)范的規(guī)定還是老實(shí)執(zhí)行為好。第四，特殊情況下的一些內(nèi)力調(diào)整措施，實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一些特殊的情況，HiStruct舉一些例子供大家參考，其實(shí)只要真實(shí)的理解了框架剪力墻結(jié)構(gòu)，那么概念設(shè)計(jì)和抗震措施上需要加強(qiáng)之處自然也就水落石出了。（1）帶加強(qiáng)層的框筒結(jié)構(gòu)，這種情況下加強(qiáng)層附近框架內(nèi)力一般有較大突變，Vf,max可不需要按照此處采用，而要從整體概念上把握，但是由于規(guī)范對(duì)加強(qiáng)層處的設(shè)計(jì)無(wú)具體規(guī)定，因?yàn)檫€是建議適當(dāng)加強(qiáng)。（2）混合結(jié)構(gòu)，見(jiàn)規(guī)范的規(guī)定，適當(dāng)提高要求。（3）框肢柱，見(jiàn)規(guī)范要求。（4）結(jié)構(gòu)有明顯的規(guī)律性分段如豎向構(gòu)件減數(shù)，立面縮進(jìn)，轉(zhuǎn)換等，可考慮分段調(diào)整，但要強(qiáng)調(diào)整體把握。（5）少量較大框架柱，由于建筑布置等原因，可能框架柱較少，若要突破規(guī)范就要提方案審查，可參考少量框肢柱的內(nèi)力調(diào)整規(guī)定或更強(qiáng)措施。最后，結(jié)語(yǔ)：其實(shí)