框支剪力墙中框支梁的多遇地震反应分析第21卷第4期2010年l2月广西工学院JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYDec.201O文章编号1004.6410(2010)04—0049—05框支剪力墙中框支梁的多遇地震反应分析胡淑兰(广西工学院汽车工程系,广西柳州545006)摘要:本文研究框支粱截面高度对其自身多遇地震反应的影响规律.首先采用动力时程分析法研究了框支梁截面高度.对多遇地震作用下框支梁的最大轴力,最大弯矩,最大剪力,以及框支层侧移的影响规律,然后采用振型分解反应谱法对框支梁多遇地震反应进行了补充分析,两者均表明降低框支梁截面高度能减小框支梁的多遇地震内力,且框支楼层侧移随框支梁截面高度的减小而增加不大.由此提出适当减小框支梁截面高度对减小框支梁的多遇地震反应有利.关键词:框支剪力墙;框支梁;跨高比;多遇地震中图分类号:TU375文献标志码:A0引言框支剪力墙是一种竖向刚度发生突变的结构.该结构底层为框架,而结构上部为剪力墙,并支撑在下部框架上.框支剪力墙结构上部竖向及水平荷载全部由底部的框架承受,并且结构侧向刚度在底层楼盖处发生突变,地震作用下,常因底部结构成为薄弱层而发生破坏[11.我国《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》JGJ3-2002c.t对框支梁截面高度做了严格限制,但也有学者认为,可以将框支剪力墙上部一个楼层的剪力墙当做框支梁看待口],框支梁截面没有必要限制得过严,这对降低框支梁截面高度以满足建筑楼层净高要求意义重大.研究框支梁截面高度的限值要求.对于框支剪力墙结构的设计具有现实意义.本文立足框支梁截面高度对其自身多遇地震反应的影响规律,分别采用时程分析法与振型分解反应谱法对框支梁自身的多遇地震反应进行研究[4],从而揭示框支剪力墙中框支梁截面高度对其自身多遇地震反应的影响规律.1多遇地震反应分析图1中框支剪力墙,剪力墙采用C30混凝土,框支柱和框支梁采用C45混凝土,框支梁截面宽0.4m,框支柱截面为0.5mx0.6m,结构共22层.底部框支层层高4m,上部楼层层高3In,柱开间6m.分析时,各层重力荷载代表值按13kN/m考虑;分别对结构按时程分析法与振型分解反应谱法分析其自身多遇地震反应.本文采用Ansysl0.0软件进行分析,梁,柱分别采用Beam4单元.剪力墙采用Shell63单元,并考虑各构件弯曲,剪切,轴向变形等.其计算简图如图1所示,在各楼层处施加重力荷载代表值.1.1多遇地震作用下框支梁内力的时程分析考虑设防烈度为7度,设计基本地震加速度0.15q,多遇地震最大加速度[为55cm/s,分析EICentro地震波作用下框支剪力墙结构的地震效应.EICentro波作用于框支剪力墙结构,分析框支梁内力,框支楼层侧移与框支梁高关系见图2所示.收稿日期:2010.09—22作者简介:胡淑兰,研究方向:结构工程,力学,E—mail:zang98919@126.tom.广西工学院第2l卷框支梁高/In(8)最大弯矩与框支梁高关系图框支梁高,m昌Z'R辐:斗<磷肇框支梁高,m(b)最大剪力与框支梁高关系图框支粱高,m(c)最大轴力与框支梁高关系图(d)侧移与框支梁高关系图图2EI地震波作用分析框支梁高与内力关系图2表明:①最大弯矩,最大剪力,最大轴力随框支梁高增大而增大;②框支楼层侧移随梁高增大而减小,但最大侧移与最小侧移之差不超过最小侧移的1l%,可见减小框支梁高对侧移影响不大.EI地震波作用下框支梁上最大弯矩,最大剪力,最大轴力,最大侧移时程曲线见后面图3.经分析表明,Taft地震波,宁河地震波作用下,该结构性能与EICentro地震波作用相似.1.2振型分解反应谱法分析框支梁的地震效应考虑设防烈度为7度,设计基本地震加速度为O.15g,第一组,Ⅱ类场地[4],特征周期为0.35s,框支梁截面高度取/4J/12,考虑8阶振型.(1)模态分析经分析.可得不同框支梁高的前8阶周期见表1.表1不同框支粱高下框支剪力墙结构白振周期L}4厶/5厶/6乙r,厶/81Oll122.6962.7012.7042-7082.7112.7132.7162.7l82.720O.6110.6160.62O0.6250.629O.6320.6360.6390.643O-2660.268O.269O.271O.2720.2730.2730.274O-275oI1220.1230.1230.1230.123o.1230.1230.1230.123O.O67O.067O.O670.O67O.O67O.O670.067O.0670.0670.O42O.O420.O42O.O42O.O420.O420.O420.O42O.O420.028O.0280.0280.028O.O28O.0280.0280.O28O.028O.O21o.0210.O21o.O21o.O210.O210.0210.O2lO.O21第4期胡淑兰:框支剪力墙中框支梁的多遇地震反应分析51150lo05OO-50—10o-150Z霹02468时间,s(a)弯矩时程曲线图20olooOZ赛一100泳一20o一30o10o瀚鼋O246时间,s(b)剪力时程曲线图O2468时间,s时间,s(c)轴力时程曲线图(d)侧移时程曲线图图3EI地震波作用下框支梁内力时程曲线当框支梁高为/4,,/12时的前4阶振型图,见图4.坦Ⅲ}{振型/.am(a)第1阶振型振型/ram(c)第3阶振型图4振型图越惶Ⅲl{秘魁键Ⅲ1{黏一振型/mm(b)第2阶振型一2—振型/nun(d)第4阶振型Ⅲ.z静4●O52广西工学院第21卷蛊Z静略Z出暴略(2)多遇地震作用效应分析框支梁内力,框支梁楼层侧移与框支梁高的关系,见图5.转换梁高/m(a)最大弯矩与框支梁高关系图Z长斗<略转换梁高,m(b)最大剪力与框支梁高关系图转换梁高/m转换梁高,m(.)最大轴力与框支梁高关系图(d)侧移与框支梁高关系图图5振型分解反应谱法分析框支梁高与内力关系图5表明:①最大弯矩,最大剪力随框支梁高增大而增大;②框支梁最大轴压力在梁高不超过LJ6时,随梁高的增大而增大,梁高超过J/6时,轴压力随梁高的增大而逐渐减小;③框支楼层侧移随梁高增大而减小,但最大侧移与最小侧移之差不超过最小侧移的10.8%,可见减小框支梁高对侧移影响不大..1.3分析结论本文分析结论经与中国建筑科学研究院编制设计程序PKPM系列的有限元分析模块对比,发现两者计算结果吻合较好,说明本文分析结论可靠.前述分析表明,当减小框支梁高时,可以减小框支梁的多遇地震反应,而框支楼层侧移增加不大?一般能够满足《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程))JGJ3-2002对楼层侧移的限制要求;因此,减小框支梁高对减小框支梁的多遇地震反应有利.2结束语根据前述对框支剪力墙中框支梁的多遇地震反应分析,得到下列结论:①框支梁最大弯矩,最大剪力随框支梁高增大而增大;②框支梁最大轴压力在梁高不超过,/6时,随梁高的增大而增大,梁高超过,/6时,轴压力随梁高的增大而逐渐减小;第4期胡淑兰:框支剪力墙中框支梁的多遇地震反应分析53③框支楼层侧移随梁高增大而减小,但最大侧移与最小侧移之差不超过最小侧移的10.8%,可见减小框支梁高对侧移影响不大.由此表明,减小框支剪力墙结构中框支梁高对于减小框支梁的多遇地震反应有利.对于框支梁高对上部开洞框支剪力墙地震反应的影响[],需要继续研究.参考文献:[1]任文锋,李芳.考虑楼板变形时框支剪力墙结构的框支层合理设计研究[J].铁道科学与工程,2008,5(2):34—37.[2]中国建筑科学研究院.JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]赵玉祥.钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨[J].建筑结构,1998,4(2):12—22.[4]包世华,张铜生.高层建筑结构设计和计算[M].北京:清华大学出版社,2005.[5]张敏.建筑结构抗震分析与减震控制[M].成都:西南交通大学出版社,2007.[6]LCemy.CoulumnSupportedwallswithopeningplanninganddesignoftallbuilding:procofInternationalConference[C].NewYork:ASCE,1972.[7]nJ.N,SuR.KL,ChandlerAM.Assessmentoflow-risebuildingwithtransferbeamunderseismicforces[J].EngineeringStruc—tures,2003,25:74—79.[8]LeeSeungY,HaldarAchintya.ReliabilityofframeandshearwallstructuralsystemsII:dynamicloading[J].JournalofStructuralEngineering,2003,129:121—127.[9]LeeHan—Seon,KoDong—Woo.Seismicresponsecharacteristicsofhigh—riseRCwallbuildingshavingdifferentirregularitiesinlow—erstories[J].EngineeringStructures,2007,29:45?50.AnalysisofReactionsofTransformingBeamsinFrame-supportedShearWallsinFrequentEarthquakesHUShu.1an(DepartmentofAutomobileEngineering,GuangxiUniversityofTechnology,Liuzhou545006,China)Abstract:Inthispaper,reactionsoftransformingbeamsinflame-supportedshearwallsinfrequentearthquakeshavebeenanalyzed.Onthebasisofdynamictime—historyanalysis,theinfluencelawshavebeenmaderesearchesoncross—sectionheightoftransformingbeamonmaximalaxialforce,maximalmoment,maximalshearandlateraldisplacementofsupportingflamestorey.Besides,accordingtothemode—superpositionresponsespectrummethod,thetransformingbeamSreactioninfrequentearthquakeshasbeencalculated.Theaboveresultsindicatethatreducingthecross—sectionheightoftransformingbeammaydecreaseinternalforcesofthebeamsubjectedtofrequentearthquakes,andthelateraldisplacementofsupportingframemayincreaselittle.Fromthis,itmaybeadvancedthatproperreductionoftheCROSS—sectionheightoftransformingbeammaybemorebeneficialtotransformationbeamsinfrequentearthquakes.Keywords:flame—supportedshearwall;transformingbeam;span—to—depthratio;frequentearthquakes(责任编辑李捷)。