框支剪力墙结构的设计与研究

论文摘要

框支剪力墙结构在近年来的高层商住建筑中得到了广泛的应用。目前，在框支剪力墙结构设计中通常采用薄壁杆件模型和刚性楼板假定的计算方法，该方法的优点是自由度少，计算速度快，使用方便，在设计中应用广泛。多次震害分析表明，框支剪力墙结构属于抗震性能较差的高层建筑结构，如果设计不当，在地震中框支层容易出现破坏，甚至造成房屋倒塌。因此，深入研究有关框支剪力墙结构的受力特性和提高其抗震性能的措施是非常有实际意义的。介绍了高层建筑转换层的形式和发展，详细阐述了框支剪力墙结构的设计方法。通过对转换层结构受力特点、结构动力特征和力学响应的分析，总结了转换层的结构布置原则和框支柱、框支梁、转换层楼板、落地剪力墙、上部剪力墙等结构构件设计的一般原则；提出了框支剪力墙结构拱效应的力学模型；以一幢12层的框支剪力墙结构为研究对象，运用大型有限元分析软件ANSYS对其建立三维有限元分析模型，对结构进行了分析计算，详细分析了其中一根转换主梁和一根转换次梁的受力和地震作用下结构的动力特性。内容涵盖了结构概念设计、结构整体计算及分析、有限元分析、结构构件设计及构造措施等。通过理论探讨研究及实例计算分析，对框支剪力墙结构的设计计算和构造要求有较为深刻的认识，认为在带有梁式转换层的高层建筑设计中，转换层设计是结构设计的一个难点，更是不同形式结构体系转换的关键点，设计时应深入研究和进行方案比较，做出较优的技术方案，实现安全、适用、经济等综合目标，希望为此类建筑物结构设计提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.2 转换层结构的功能特性和研究的现状
• 1.2.1 结构转换层所能实现的建筑功能
• 1.2.2 到目前为止有关转换层结构的研究概况
• 1.2.3 转换层类型及其结构形式
• 1.3 框支剪力墙的研究现状
• 1.3.1 框支剪力墙的结构体系
• 1.3.2 框支分区剪力墙结构体系
• 1.4 本文研究的目的及意义
• 1.5 本文的研究方法及思路
• 2 转换层的受力特点和设计原则
• 2.1 转换层的受力特点
• 2.1.1 转换层位置及剪力墙厚度对结构动力特性的影响
• 2.1.2 转换层附近受力构件的应力集中
• 2.2 结构转换层在高层建筑中的布置原则
• 2.2.1 高层建筑中结构转换层的竖向布置
• 2.2.2 结构转换层的平面布置
• 2.3 转换层结构设计计算的一般原则
• 2.3.1 转换层转换构件的传力途径
• 2.3.2 底部转换层的设置高度
• 2.3.3 底部转换层上、下刚度比控制
• 2.4 转换层构件的设计
• 2.4.1 设计要点
• 2.4.2 框支柱的设计原则
• 2.4.3 框支梁的设计原则
• 2.4.4 落地剪力墙设计
• 2.4.5 框支层楼板的设计
• 2.4.6 上部剪力墙设计
• 2.5 本章小结
• 3 框支剪力墙结构的力学响应分析
• 3.1 竖向荷载作用下框支剪力墙的拱效应
• 3.2 竖向荷载下框支剪力墙结构的受力分析
• 3.2.1 框支剪力墙结构的受力状态
• 3.2.2 框支剪力墙中剪力的产生
• 3.2.3 拱效应对结构的影响
• 3.2.4 开洞剪力墙和满跨剪力墙结构的受力差异
• 3.3 框支梁进入弹塑性状态对整个结构带来的影响
• 3.4 本章小结
• 4 框支剪力墙结构的有限元分析
• 4.1 有限元法的结构分析
• 4.1.1 有限元法进行结构分析的步骤
• 4.1.2 选择适当的有限元分析计算程序
• 4.2 结构的地震反应分析
• 4.2.1 底部剪力法
• 4.2.2 振型分解反应谱法
• 4.2.3 时程分析法
• 4.2.4 输入地震波的选择
• 4.3 本章小结
• 5 某工程结构设计及力学分析
• 5.1 工程简介
• 5.2 结构选型及布置
• 5.2.1 结构形式
• 5.2.2 结构布置
• 5.2.3 结构的总体布置
• 5.3 转换层楼板和剪力墙的设计
• 5.4 框支梁、柱的设计
• 5.4.1 框支梁尺寸设计
• 5.4.2 框支柱尺寸设计
• 5.4.3 抗震构造措施
• 5.5 计算分析
• 5.5.1 建立 ANSYS 有限元模型
• 5.5.2 整体模型中结构转换层的受力特点分析
• 5.5.3 转换梁的受力结果分析
• 5.5.4 地震作用下结构动力特性分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 相关问题的研究建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录