框支剪力墙结构的弹性时程分析

设置支撑的框架-剪力墙结构的静力弹塑性分析摘要：本文采用大型有限元软件SAP2000对某设置支撑的框架-剪力墙结构进行Pushover分析，分析表明，只要支撑设计合理，可以和连梁一样作为抗震的一道防线，在大震的作用下首先发生破坏，通过破坏耗能，吸收大量地震作用，同时，支撑的破坏也降低结构的整体刚度，减弱了地震作用。

从而大大提高了结构的抗震性能。

关键词：支撑，框架-剪力墙，Pushover分析，抗震性能一引言随着人们对结构体系研究的深入，带支撑的框架-剪力墙结构体系在结构抗震设计中得到推广和应用，该体系的主要特点是用框架和支撑代替框架-剪力墙结构中的某些剪力墙，并保证其总体抗侧刚度和原本的框架-剪力墙抗侧刚度相差不大，支撑可以灵活调整结构的局部刚度，并能有效的协调各部分构件的共同工作，而且方便控制塑性铰出现的部位，构成“强柱，中梁，弱连梁，弱支撑”等几道抗震防线[1]，保证结构具备足够刚度的同时也有良好的延性，完全满足规范要求的三水准目标，即使在罕遇地震的作用下，也可以通过支撑的屈服破坏耗能，同时也减少了结构的总体刚度，减弱了地震作用，使结构拥有良好的抗震性能。

本文通过对该类结构工程实例的静力弹塑性分析来了解设置支撑对框架-剪力墙结构的改善作用。

二工程介绍及模型建立1工程概况工程实例是位于盘锦市的某综合性建筑，平面形状是长方形，结构尺寸轮廓是57.6m×18.6m，具体柱网尺寸如下图1、所示。

结构总高度为97.4m，地下一层，地上24层，地下一层为停车库，层高为5.45m，1-3层为餐饮、商业区，层高为4.5m，4层为设备层，5层以上为办公及商业用房，层高为3.6m，24层以上还有两层造型屋顶，忽略不计。

支撑尺寸为220×20。

图1 结构平面布置图2建立模型本文采用SAP2000作为分析工具，各个构件主要采用以下各种单元：框架柱：采框架单元，指定PMM铰；框架梁：采用框架单元，指定弯曲铰M3铰；连梁：弯曲铰和剪力铰；剪力墙：分层壳单元，采用分层壳模拟其非线性。

平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例Perform-3D，上述建模完成以后，进入后处理的界面，定义分析工况并进行分析，提取数据等。

（1）定义重力荷载分析工况。

按下图进行操作，定义时建议采用非线性，监控位移随便取一个较小的位移角，LIMITSTATE 也随意取就行，保证能计算下去就行了，重力荷载建议分10步或20步进行计算。

（2）定义PUSHOVER分析工况。

进行PUSHOVER计算时，需要定义监控位移角，取整体侧移的位移角，顶部至底部，控制位移取全部位移角，最大值达到很大时停止，如1/20，或者还可以再大一些，LIMIT建议取变形，如最大位移角，PUSHOVER可以采用三种荷载形式，1）自定义荷载，如点荷载，2）倒三角荷载，通过01去表达，3）采用模态分布比例的荷载。

操作如下图所示本图为倒三角荷载，从数值看是从X方向推的。

（3）弹塑性时程分析定义进行时程分析之前，需要向PERFORM-3D导入需要用到的地震波，导入后，按如下图定义，定义时间步长，总长，迭代最大次数，LIMIT，监控位移等等。

这些定义与其它弹塑性分析程序基本是一样的。

（4）分析设置分析设置设置结构是否考虑下降段，如果是试算阶段可以不考虑，振型数量与质量参与倍数等等需要定义，如下图所示。

振型计算一般用于荷载分布计算，瑞利阻尼计算等等，还可以用来判断结构建模的合理性。

（5）定义阻尼如下图所示操作，结构为混凝土结构，阻尼比取0.05，本分析采用模态阻尼，瑞利阻尼可以输入小值。

（6）分析结果查看汇总振型与周期重力荷载作用下的变形图静力弹塑性分析的结果(PushOver)动力弹塑性分析的结果Perform-3D的动力弹塑性时程分析动画。

PKPM软件园地 建筑结构.技术通讯 2007年1月弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用杨志勇 黄吉锋（中国建筑科学研究院 北京 100013）0 前言地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。

几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。

与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。

但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。

《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）第3.6.2，5.1.2，5.5.1，5.5.2，5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。

下面结合TAT ，SATWE ，PMSAP 和EPDA 等软件应用，探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。

1 弹性时程分析的正确应用11正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。

以下几点是需要特别明确的：（1）抗震规范第5.1.2条第3点规定，“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。

在设计过程中，如何实现“较大值”有不同的做法：1)设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计；2)在实现振型分解反应谱方法时，放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。

图1 SATWE 地震作用放大系数前一种做法可能使得构件配筋较大，因为在时程分析过程中，构件内力的最大响应具有不同时性，采用包络值进行设计会使得构件内力，尤其是压弯构件内力偏于保守。

型钢框架混凝土核心筒和钢框架支撑核心筒结构弹塑性时程分析第十届中日建筑结构技术交流会南京型钢框架一混凝土核心简和钢框架一支撑核心简 结构弹塑性时程分析王斌张翠强吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室同济大学结构工程与防灾研究所AbstraCtCurrently noIllinear time llistory amlySis of seismic analysis of mgh-rise buildingshas b een widely use 也but itS amlysis methodS still rleed deVel 叩ment and improVement ． Sino-Japanese S 饥JcturalEngine 甜ng Con6毒rence decided to iIlitiate a nonlinear time histo 呵analysis conlpmtive study in 20 l 2，andt11en organized eight corplofatio 璐at home and abroad for the same case study ．In this paper ，the two cases ，steel reinf ．orced coIlcrete 丘arr 圮-concrete tIl_be smlcture and steel 台arIle-braced n|be s 仃uctllre ，were analyzed based onso 胁are NosaCAD20 l 0 and Midas Building respectiVely ．The nonliTlear time 11istoD ，analysis with7孕oundmotio 璐、Ⅳas 训edout under me rarely ear 廿1quake with inteIlsit)，8．The def ．0丌】[】ation and damagedeVel 叩mentof the s 虮lctllre we 陀stlldied ． Key 帅rds Hybrid stru 【c 咖； noIllinear ti 眦llisto 巧amlysis ；s eisIIlic perf ．0nmnce1引言2012年中日建筑结构技术交流会中日双方研究决定进行中日高层建筑结构弹塑性时程的算例对 比分析活动，组织了国内外8家单位对相同案例进行分析比较【l 】。

框支剪力墙结构在竖向地震作用下结构和构件的动力分析李亚娥;魏荣;孙义勇【摘要】运用ANSYS12.0有限元程序对一带梁式转换层的框支剪力墙结构进行了研究分析.首先通过模态分析得到结构的动力特性;其次采用弹性时程分析研究结构在竖向地震作用下结构的动力反应及主要受力构件的内力.研究分析发现,在竖向地震作用下对于框支剪力墙结构转换梁相邻楼层结构形式发生变化的部位易形成薄弱部位.框支柱柱端承受的轴力较大易形成塑性铰,同时转换梁轴向受拉且拉力沿梁跨中向梁端递减.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2015(027)001【总页数】4页(P149-152)【关键词】梁式转换层;框支剪力墙;竖向地震;弹性时程分析【作者】李亚娥;魏荣;孙义勇【作者单位】兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TU973+.31地震时地面运动是多分量的,即两个水平分量和一个竖向分量,一般认为竖向加速度分量为水平加速度分量的60%～70%,竖向地震作用对建筑物的破坏不及水平地震 [1]。

但地震灾害表明,竖向地震作用对建筑物的影响十分明显,竖向加速度有可能达到甚至超过水平加速度纪录值。

特别是在高烈度地区震动竖向加速度分量对建筑物的破坏状态和破坏过程的影响不容忽视。

带转换层的框支剪力墙结构由于转换梁上面存在大量质量,而下面是空旷楼层在地震作用冲击下,常因底层框架刚度太弱、侧移过大、延伸性差以及强度不足而引起破坏,甚至导致整栋建筑物的倒塌[2]。

尤其是当转换层位置较高时,结构在转换层附近的刚度、内力发生突变从而形成一些薄弱部位对结构抗震十分不利。

因此将采用三维空间模型对一带梁式转换层的框支剪力墙结构竖向地震作用下的动力特性及各主要受力构件受力特点进行分析研究[3-5]。

分析研究所使用的模型为一带梁式转换层的高层结构,转换层位于第四层,结构底部4层为商业娱乐用房,转换层以上为高层住宅。

框架-剪力墙结构弹性解析计算方法分析发表时间：2010-02-05T13:23:25.670Z 来源：《建筑科技与管理》2009年第12期供稿作者：任玲（亳州市规划建筑设计院安徽亳州236800）[导读] 框架-剪力墙结构是由框架结构和剪力墙结构组成的结构体系【摘要】框架-剪力墙结构是由框架结构和剪力墙结构组成的结构体系，本文分析了按照铰接体系和刚接体系的计算方法。

【关键词】框-剪结构；铰接体系；刚接体系Frame-shear a dint wall structure flexibility to analyze calculation method analysis Ren Ling (Haozhoushi programming building design hospitalHaozhouAnhui236800)【Abstract】Frame-shear a dint wall structure from the frame structure with shear a dint wall structure to constitute of structure system, this text analysis connect system according to the Jiao with just connected system of calculation method. 【Key words】Frame-shear structure;The Jiao connect system;Just connected system 1. 概述在钢筋混凝土框架-剪力墙体系中，地震作用产生的水平力由框架和剪力墙共同承担，竖向荷载主要由框架承担，两种结构在民用建筑中通过楼板连接在一起。

剪力墙与框架刚度不同，变形形式也不同，剪力墙以弯曲型变形问主，而框架结构则以剪切型型变形为主，两种结构共同作用形成弯剪型变形体系，从而减少了顶层位移与层间位移，提高了整体结构的刚度。

框支剪力墙结构的弹性静力分析的开题报告
1. 研究背景：
随着我国建筑市场的不断发展，框支剪力墙结构广泛应用于高层建筑中，其中弹性静力分析是其设计的重要一环。

该分析方法利用静力学的原理，考虑墙体的弹性变
形和支撑结构的刚性变形等因素，计算结构的受力和变形情况，为工程建设提供安全、可靠和经济的保障。

因此，进行框支剪力墙结构的弹性静力分析研究具有重要意义。

2. 研究目的：
本次研究旨在通过深入分析框支剪力墙结构的弹性静力分析原理，研究建筑物结构在外力作用下的受力与变形情况，探究该结构中关键节点的受力状况及其对整个结
构的影响，为该结构的设计与施工提供一定的理论指导。

3. 研究内容：
(1) 框支剪力墙结构的基本原理及结构分类；
(2) 框支剪力墙结构受力特点和影响因素；
(3) 框支剪力墙结构弹性静力分析方法；
(4) 完整框支剪力墙结构弹性静力分析案例研究；
(5) 关键节点受力状况分析及对整体结构的影响；
(6) 结果分析和结论总结。

4. 研究方法：
本次研究采用文献资料法，结合实例分析法，深入探究框支剪力墙结构的弹性静力分析原理和方法，对其受力及变形的影响因素进行分析，并运用流行的分析软件对
实例进行分析，获得分析结果进行分析和总结。

5. 研究意义：
本次研究能够深入探究框支剪力墙结构的弹性静力分析原理及方法，为该结构的设计提供理论指导，为工程建设提供安全、可靠和经济的保障，有助于提高结构设计
水平并为其他同类型建筑设计提供借鉴。

高层框支剪力墙结构设计实例分析摘要：框支剪力墙结构体系是将框架结构和剪力墙结构相结合的产物，在工程界被广泛采用。

本文结合工程实例，探讨了高层框支剪力墙结构的设计方法。

关键词：高层建筑；结构设计；框支剪力墙；抗震设计在当今寸土寸金的大环境下，为了适应社会对建筑功能多样化的要求，结构往往必须反常规地进行布置：即上部布置小空间；下部布置大空间，因此，建筑功能的要求与正常合理的结构布置产生了矛盾，结构转换层为解决这一矛盾应运而生。

转换层可改变轴线和柱网布置：亦可将框架结构转换成剪力墙结构，从而为建筑提供下层室内大空间和宽广的出入口。

转换层依其上下不通的平面布置可采用梁式、桁架式、箱型或厚板式转换层，其中，梁式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，梁式转换层具有传力直接，明确，传力途径清楚，受力性能好，工作可靠，构造简单，施工方便的优点，结构设计相对比较简单，而且造价也较节省。

1 、工程概况该工程为某小区高层建筑中的一座商住综合楼。

1、2 层用于商业,,转换层设在2层顶；3～30层为住宅,用于商业；地下1层为地下室,用于车库、水池和设备间。

室外地面至主要屋面的高度为90.5m,至局部电梯机房女儿墙顶的高度为99.2m。

标准层和转换层结构平面分别如图1和图2 所示。

图1 标准层结构平面图2转换层结构平面典型的板式住宅,南北通透,进深小,立面宽。

由于建筑平面狭长,并且西端局部轴线转向,如图设一道防震缝将建筑物分为东、西两个结构单元。

东座为长矩形平面,西座平面严重不对称,高宽比都很大。

本工程为丙类建筑,抗震设防烈度为 6 度,基本地震加速度为0.05g,建筑场地类别为II 类, 设计地震分组为第一组, 基本风压为0.35kN/m2,地面粗糙度为C 类。

2 、结构布置与计算调整住宅建筑平面形状复杂,高宽比的计算方法没有明确的标准。

如果按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比：东座达90.2∶9.3=9.7,西座达87.3∶9.3=9.4,远远超过了规范限值6。

基于MATLAB 的高层框架剪力墙结构剪力墙位置变化对模态及时程分析结果的影响1 总体过程介绍由于本文的计算结果是用MATLAB 程序计算的，而对框架剪力墙结构无论是进行模态分析还是进行地震作用下的模态分析，首先要知道结构的刚度矩阵和质量矩阵。

为了得到结构的刚度矩阵，采用有限元分析软件ANSYS 来完成。

ANSYS 软件得到结构的刚度矩阵采用了刚度法，为求某一层的层间刚度，锁住对应的上下层，加载单位力后，利用ansys 强大的有限元分析能力，求出此层对应的最大位移，之后通过计算可以得到层间刚度，进而得到整个结构的刚度矩阵。

而质量矩阵的求法，采用简单的手算来完成，考虑在ANSYS 建模中所有的构件，乘以混凝土的容重后，得到结构每层的质量，之后得到结构的质量矩阵。

得到刚度矩阵和质量矩阵之后，在MA TLAB 中写出模态分析的程序，导入求得的刚度和质量，求得结构的模态分析结构。

之后编写出时程分析的程序，导入结构的刚度、质量、及地震波情况，求得结构的时程分析结果。

2 ANSYS 前处理过程 2.1 计算参数确定整个框架剪力墙结构有限元模型采用的材料为混凝土,且在整个模型中选用的混凝土种类相同且其强度等级为C30,弹性模量为3.0xl010pa,泊松比是PRXY=0.2,密度DENS=2500kg/m3。

此外,该模型的建立只考虑混凝土忽略钢筋各参数,在结构中,梁、板和柱节点处均为刚接,使建模简化。

其他荷载工况如下: 抗震设防类别:乙类;抗震等级:二级框架,一级剪力墙; 抗震设防烈度:8度,0.20g; 场地类别:m 类设计地震分组:第一组根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)查表可知,水平地震影响系数最大值max a =0.16,特征周期Tg=0.45s 。

底层层高6m ，2-20层层高为3m ，建筑结构总长度36m ，总宽度20m ，总高度63m ， 立柱—1-20层立柱截面采用500mm ×500mm 。