一種框支剪力墻結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及消能減振建筑技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種框支剪力墻結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來建筑商為了追求更多的商業(yè)利益常常將一棟建筑的功能沿高度做不同 規(guī)劃。上部樓層用作旅館、住宅，下部樓層作為商場、餐館或文化娛樂設(shè)施。旅館和住宅需 要布置較多的墻體，采用剪力墻結(jié)構(gòu)比較合適；而商場、餐館與文化娛樂設(shè)施需要盡可能大 的自由靈活的室內(nèi)空間，采用框架結(jié)構(gòu)最為合適。由此看來框支剪力墻結(jié)構(gòu)是一種實現(xiàn)此 建筑功能最理想的結(jié)構(gòu)形式。
[0003] 框支剪力墻結(jié)構(gòu)"上剛下柔"，在地震區(qū)的結(jié)構(gòu)安全無法保證，學(xué)者們提出采用部 分框支剪力墻結(jié)構(gòu)加W改進。但是，《高層建筑混凝±結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)明確將部 分框支剪力墻結(jié)構(gòu)歸類為復(fù)雜高層建筑，為確保其安全在許多方面需嚴(yán)格滿足規(guī)范要求。 具體地，《高層建筑混凝±結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010)對部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計做了詳 細(xì)的規(guī)定，主要包括=個方面：
[0004] 第一：落地剪力墻的布置、設(shè)計與構(gòu)造； 陽〇化]第二：框支柱的設(shè)計與構(gòu)造；
[0006] 第S:轉(zhuǎn)換層設(shè)計與構(gòu)造。
[0007] 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)采用的是傳統(tǒng)的抗震設(shè)計理念，小震時依靠結(jié)構(gòu)的強度確保 結(jié)構(gòu)不壞，大震時利用結(jié)構(gòu)的延性確保大震不倒。針對更高的性能目標(biāo)時，依靠強度提高確 保結(jié)構(gòu)不壞將需要大幅提高項目投資；而且由于地震的不確定性，即使遭遇小震也常常會 出現(xiàn)超過預(yù)期的破壞，導(dǎo)致建筑功能中斷，經(jīng)濟損失巨大?！陡邔咏ㄖ炷澜Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 (JGJ3-2010)就落地剪力墻的間距，承擔(dān)地震傾覆力矩大小，W及與框支柱的距離等均做了 嚴(yán)格的規(guī)定；其次，落地剪力墻宜對稱布置W利于減小結(jié)構(gòu)的偏屯、。因此，要保證部分框支 剪力墻在地震區(qū)的安全，對其要求勢必會限制框支層的建筑空間，影響建筑功能。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽00引（一）要解決的技術(shù)問題
[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是針對現(xiàn)有部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的不足，提供一種框 支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法W及由該方法得到的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
[0010] (二）技術(shù)方案
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，包括W 下步驟：
[0012] S1、建筑的底部設(shè)計成框支層，所述框支層的數(shù)量為兩層W上，且根據(jù)建筑功能需 要選擇所述框支層的層高，并基于隔震理論、框支柱軸壓比限值確定框支柱的截面尺寸、混 凝±強度等級；
[0013] S2、至少在最底部兩層所述框支層布置阻尼器，通過彈性時程分析方法驗算布置 的阻尼器的數(shù)量和位置是否合理；如阻尼器布置合理，且所述框支層最大層間位移角小于 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》允許的層間位移角限值，則選定的框支柱截面尺寸、混凝±強度等級、 W及框支層層高合理，否則需進行調(diào)整；
[0014] S3、對S2中的所述框支層進行配筋設(shè)計；
[0015] S4、在所述框支層的上方設(shè)置上部樓層，在所述上部樓層上布置剪力墻，得到包含 所述框支層和上部樓層的框支剪力墻結(jié)構(gòu)；
[0016] S5、對經(jīng)過S4得到的框支剪力墻結(jié)構(gòu)進行罕遇地震下的彈塑性變形驗算，如在所 述罕遇地震作用下所述框支剪力墻的最大變形滿足規(guī)范要求，則設(shè)計可行，否則需進行調(diào) 整。
[0017] 優(yōu)選地，當(dāng)所述框支層的總層數(shù)大于等于S層時，在所述S3之后還包括步驟S3' ：
[0018] 在第=層W上所述框支層的周邊拐角位置設(shè)置剪力墻，得到框架剪力墻層。
[0019] 優(yōu)選地，所述Sl中使得框支層固有頻率CO。與場地特征頻率CO相等或接近，并基 于頻率方程|k-?2m| = 0計算出所述框支層的框支柱的截面尺寸；其中，k為框支層剛度 矩陣，m為框支層質(zhì)量矩陣。
[0020] 優(yōu)選地，所述S3中按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》提出的方法估算所述阻尼器附加給所 述框支剪力墻結(jié)構(gòu)的有效阻尼比，采用振型分解反應(yīng)譜法進行配筋設(shè)計；或者所述S3中按 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》提出的選波原則，直接通過彈性時程分析進行配筋計算。
[0021] 優(yōu)選地，包括底部框支層，和位于所述框支層上方且由所述框支層支撐的上部樓 層；所述框支層的數(shù)量為兩層W上，且至少在最底部兩層所述框支層上布置有阻尼器；所 述上部樓層布置有剪力墻。
[0022] 優(yōu)選地，所述框支層的總層數(shù)大于等于=層時；在第=層W上所述框支層各層的 周邊拐角位置均設(shè)置有剪力墻，和/或第=層W上所述框支層各層均布置有阻尼器優(yōu)選 地，所述阻尼器為黏性液體阻尼器。
[0023] 優(yōu)選地，所述上部樓層的周邊拐角位置設(shè)置有剪力墻，所述上部樓層的其它位置 設(shè)置有短肢剪力墻或框架柱。
[0024] 優(yōu)選地，設(shè)置在所述上部樓層周邊拐角位置的所述剪力墻的長度為4-8m。 陽02引 （S)有益效果
[00%] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點：本發(fā)明的框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，建筑的 底部設(shè)計成框支層，且在框支層上布置消能部件，從而避免現(xiàn)有技術(shù)中部分框支剪力墻結(jié) 構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性，W及結(jié)構(gòu)"抗震"的不足。
[0027] 本發(fā)明的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其在底部的框支層上布置有消能部件，通常為一種阻 尼器。與傳統(tǒng)的通過提高結(jié)構(gòu)強度采用"抗震的方案相比，采用阻尼器吸收或消耗地震能 量具有更多的優(yōu)勢，從而可W實現(xiàn)對建筑的更好的保護。進一步地，阻尼器可W成為結(jié)構(gòu) 的"保險絲"，遭遇較大地震時只需更換運些裝置，而不至于中斷建筑使用功能，有利于降低 結(jié)構(gòu)全壽命周期費用。并且，阻尼器可在框支層靈活布置，最大程度的減小對建筑空間的影 響，從而更好的釋放下部樓層的建筑空間，幫助建筑商實現(xiàn)預(yù)期的商業(yè)價值。
[0028] 本發(fā)明的優(yōu)選方案中，阻尼器為黏性液體阻尼器，由于黏性液體阻尼器是一種只 提供阻尼不提供剛度的消能裝置，相對于其他阻尼器裝置，布置更為靈活，對框支層建筑空 間的影響更小。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)選方案中，框支層上部樓層的周邊拐角位置設(shè)置剪力墻，所述上部樓 層的其它設(shè)置短肢剪力墻或框架柱，可更好的減少框支剪力墻結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)。
[0030] 本發(fā)明的又一優(yōu)選方案中，當(dāng)框支層的數(shù)量為=層W上時，在第=層W上的框支 層的周邊拐角位置設(shè)置剪力墻，而黏性液體阻尼器只需安裝在底部兩層，既減少阻尼器數(shù) 量節(jié)省投資，又可更好地釋放建筑空間。該方案的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，不僅從周期比來看扭轉(zhuǎn) 響應(yīng)減小明顯，而且由于設(shè)置于周邊拐角的剪力墻應(yīng)有一定剛度，從而可W分擔(dān)更多的層 間剪力，保護短肢剪力墻的安全。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1是實施例一的框支層平面示意圖；
[0033] 圖2a-d是實施例一的化se2-4對應(yīng)的剪力墻布置示意圖；
[0034] 圖3是實施例一中底部兩層框支層安裝有黏性液體阻尼器的框支剪力墻結(jié)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖4是實施例一中不同工況下的框支剪力墻結(jié)構(gòu)在多遇地震下最大層間位移角 曲線圖；
[0036] 圖5是實施例二中框支剪力墻結(jié)構(gòu)的上部