第5章 框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法與設(shè)計(jì)概念

1、 平面結(jié)構(gòu)和樓板在自身平面內(nèi)具有無(wú)限剛性這兩個(gè)基本假定是什么意義，在框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)近似計(jì)算中為什么要用這兩個(gè)假定？

答：（1）一片框架或一片剪力墻可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力，而在平面外地剛度很小，可以忽略。因而整個(gè)結(jié)構(gòu)可以劃分成若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)共同抵抗與平面結(jié)構(gòu)平行的側(cè)向荷載，垂直于該方向的結(jié)構(gòu)不參加受力。

（2）樓板在其自身平面內(nèi)剛度無(wú)限大，樓板平面外剛度很小，可以忽略。因?yàn)槎趥?cè)向力作用下，樓板可作剛體平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間通過(guò)樓板相互聯(lián)系并協(xié)同工作。

5.3剛度系數(shù)D和d的物理意義是什么？有什么區(qū)別？為什么？應(yīng)用的條件是什么？應(yīng)用時(shí)有哪些不同

？答： (1)D的物理意義：當(dāng)柱端有轉(zhuǎn)角時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。d的物理意義：當(dāng)柱端固定時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。                 (2)抗側(cè)剛度D值小于d值，即梁剛度較小時(shí)，柱的抗側(cè)剛度減小了。因?yàn)楫?dāng)梁的剛度較小時(shí)，對(duì)柱的約束作用減小，從而使柱的抗側(cè)剛度減小。(3)當(dāng)梁比柱的抗彎剛度大很多時(shí)，剛度修正系數(shù)α值接近1，可近似認(rèn)為α=1，此時(shí)第i層柱的側(cè)移剛度為d值，在剪力分配公式中可用d值代替D值，即反彎點(diǎn)法。工程中用梁柱線剛度比判斷，當(dāng)/35bcii≥時(shí)可采用反彎點(diǎn)法，反之，則采用D值法。

 5.4影響水平荷載下柱反彎點(diǎn)位置的主要因素是什么？框架頂層、底層和中部各層反彎點(diǎn)位置有什么變化？反彎點(diǎn)高度比大于1的物理意義是什么？

答 (1)影響水平荷載下柱反彎點(diǎn)位置的主要因素：結(jié)構(gòu)的總層數(shù)及該層所在位置；梁柱線剛度比；荷載形式；上層梁與下層梁剛度比；上下層層高比。                 (2)在框架頂層反彎點(diǎn)位置在頂層柱中點(diǎn)以上；底層反彎點(diǎn)位置在2h/3高度處（h是底層柱的高度）；中部各層反彎點(diǎn)位置在各柱中點(diǎn)。     (3)反彎點(diǎn)高度比大于1的物理意義是表示柱下端的約束彎矩遠(yuǎn)大于柱上端的約束彎矩，使得反彎點(diǎn)超過(guò)了柱的上端，使該柱中沒(méi)有反彎點(diǎn)。

5..5梁柱桿件的彎曲變形和柱軸向變形對(duì)框架側(cè)移有什么影響？框架為什么具有剪切型側(cè)移曲線？

答：(1)框架總位移由桿件彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移和柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移兩部分疊加而成。由桿件彎曲變形引起的“剪切型側(cè)移”，可由D值計(jì)算，為框架側(cè)移的主要部分；由柱軸向變形產(chǎn)生的“彎曲型側(cè)移”，可由連續(xù)化方法作近似估算。后者產(chǎn)生的側(cè)移變形很小，多層框架可以忽略，當(dāng)結(jié)構(gòu)高度增大時(shí)，由柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移占總變形的百分比也增大，在高層建筑結(jié)構(gòu)中不能忽略。 （2）因?yàn)檎w框架可以看成空腹的深梁，整體變形以剪切變形為主；由桿件彎曲變形引起的“剪切型側(cè)移”，為框架側(cè)移的主要部分，所以框架具有剪切型側(cè)移曲線。

7、剪力墻連續(xù)化方法的基本假定是什么？它們對(duì)該計(jì)算方法的應(yīng)用范圍有什么影響？

答：（1）忽略連梁軸向變形，即假定兩墻肢水平位移完全相同，（2）兩墻肢各截面的轉(zhuǎn)角和曲率都相等，因此連梁兩端轉(zhuǎn)角相等，連梁反彎點(diǎn)在中點(diǎn)（3）各墻肢截面、各連梁截面及層高等幾何尺寸沿全高是相同的。

連續(xù)化方法適用于開(kāi)洞規(guī)則、由下到上墻厚及層高都不變的聯(lián)肢墻。實(shí)際工程中不可避免地會(huì)有變化，如果變化不多，可取各樓層的平均值作為計(jì)算參數(shù)，如果是很不規(guī)則的剪力墻，本方法不適用。

5.8剪力墻連續(xù)化方法中，連梁未知力 ()xτ和()mx是什么？()xτ沿高度分布有有什么特點(diǎn)？()mx與墻肢內(nèi)力有什么關(guān)系

答 (1)()xτ是指連梁中點(diǎn)的剪力。()mx是指連梁對(duì)墻肢的約束彎矩。             (2)()xτ沿高度是連續(xù)分布的。()mx表示連梁對(duì)墻肢的反彎作用，()mx=()xτ·2c 其中

5.10整體墻、聯(lián)肢墻、單獨(dú)墻肢沿高度的內(nèi)力分布和截面應(yīng)變分布有什么區(qū)別？                        答： (1)整體剪力墻的受力狀態(tài)如同豎向懸臂梁，為靜定結(jié)構(gòu)，截面變形后仍符合平面假定，因而截面應(yīng)力可按材料力學(xué)公式計(jì)算，整體墻彎矩沿高度都是一個(gè)方向（沒(méi)有反向彎矩），彎矩圖為曲線，由下到上逐漸減小，截面應(yīng)力分布是直線，墻為彎曲型變形。 (2) 由于聯(lián)肢墻的洞口開(kāi)得比較大，截面的整體性已經(jīng)破壞，橫截面上正應(yīng)力的分布遠(yuǎn)不是遵循沿一根直線的規(guī)律，但墻肢的線剛度比同列兩孔間所形成的連梁的線剛度大得多，每根連梁中部有反彎點(diǎn)，各墻肢單獨(dú)彎曲作用較為顯著，但僅在個(gè)別或少數(shù)層內(nèi)，墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)。 (3)對(duì)于單獨(dú)墻肢，它的計(jì)算可看成是多個(gè)單片懸臂剪力墻。

5.11框架-剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算的目的是什么？總剪力在各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)間的分配與純剪力墻結(jié)構(gòu)·純框架結(jié)構(gòu)有什么根本區(qū)別？答： (1)框架-剪刀墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算的目的是：計(jì)算在總水平荷載作用下的總框架層剪力Vf、總剪力墻的總層剪力Vw和總彎矩Mw、總聯(lián)系梁的梁端彎矩Ml和剪力Vl，然后按照框架的規(guī)律把Vf分配到每根柱，按照剪力墻的規(guī)律把Vw、Mw分配到每片墻，按照連梁剛度把Ml和剪力Vl分配到每根梁，這樣就可以得到每一根桿件截面設(shè)計(jì)需要的內(nèi)力。                     (2)在水平荷載作用下，因?yàn)榭蚣芘c剪力墻的變形性質(zhì)不同，不能直接把總水平剪力按抗側(cè)剛度的比例分配到每榀結(jié)構(gòu)上而是必須采用協(xié)同工作方法得到側(cè)移和各自的水平剪力及內(nèi)力。

 5.12框架結(jié)構(gòu)微分方程中的未知量y是什么？答：框剪結(jié)構(gòu)微分方程中的未知量y 是指整體結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。

 5.13求得總框架和總剪力墻的剪力后，怎樣求得各桿件的 M、N、V？                        答：在求得總框架和總剪力墻的剪力后，按照框架的規(guī)律把剪力分配到每根柱，按照剪力墻的規(guī)律把剪力、彎矩分配到每片墻，按照連梁剛度把彎矩和剪力分配到每根梁，這樣就可以得到每一根桿件截面設(shè)計(jì)需要的內(nèi)2c表示墻肢重心到重心的距離。

14、怎么區(qū)分鉸結(jié)體系和剛結(jié)體系？

答：鉸結(jié)體系是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，墻肢之間沒(méi)有連梁，或者有連梁而連梁很小，墻肢與框架柱之間也沒(méi)有連系梁，剪力墻和框架柱之間僅靠樓板協(xié)同工作，所有剪力墻和框架在每層樓板標(biāo)高處的側(cè)移相等。

剛結(jié)體系它墻肢之間有連梁和墻肢與框架柱之間有聯(lián)系梁相連，則這些聯(lián)系梁對(duì)墻肢和框架柱會(huì)起作用總聯(lián)系梁剛度為所有連梁和聯(lián)系梁剛度之和。

5.15D值和Cf值物理意義有什么不同？他們有什么關(guān)系？                        答： D的物理意義：當(dāng)柱結(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)角時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。 Cf是總抗推剛度，它的物理意義：產(chǎn)生單位層間變形所需的推力。

16、什么是剛度特征值λ？它對(duì)內(nèi)力分配、側(cè)移變形有什么影響？

答：λ稱(chēng)為框-剪結(jié)構(gòu)的剛度特征值，它的物理意義是總框架抗推剛度Cf與總剪力墻抗剪剛度EIw的相對(duì)大小，它對(duì)框-剪結(jié)構(gòu)的受力及變形性能有很大影響。

19、什么是質(zhì)量中心？風(fēng)荷載的合力作用點(diǎn)與質(zhì)心計(jì)算有什么不同？

答：等效地震荷載作用點(diǎn)即慣性力的合力作用點(diǎn)，與質(zhì)量分布有關(guān)，稱(chēng)為質(zhì)心。