混凝土框架—剪力墙结构抗侧刚度的优化设计

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框架—剪力墙结构由于具有广泛的适用性和良好的抗震性能,被应用于世界各地,尤其在我国的高层建筑中得到了广泛的应用。本文针对框剪结构这一应用极为广泛的结构形式进行了研究,对框架—剪力墙结构中剪力墙抗侧刚度进行了优化设计。在地震区,如果剪力墙的抗侧刚度选择过小,就不能达到抵抗水平地震作用的目的,如果增大剪力墙的抗侧刚度,房屋的自振周期减少,地震作用就可能相应加大。所以这里存在着剪力墙抗侧刚度如何取值的问题。如果能满足规范关于位移的限值和构件的延性等等,同时使剪力墙抗侧刚度和数量最小,那么这时剪力墙的抗侧刚度就是最优值。本文着重探讨了基于位移对框剪结构的抗侧刚度进行优化设计。首先总结了前人所做一些实验的成果,得出了抗震结构设计时要有效的控制层间变形和总变形的结论,选择变形作为描述抗震结构的性能参数不仅可以较好的体现结构构件的损伤程度,而且能够用以控制非结构构件的性能水平。结构的梁柱的截面大小、框架的剪切刚度基本确定的情况下,剪力墙的刚度由结构的刚度特征值确定。本文第三章对框剪结构的协同工作进行了分析得出内力和位移的表达式,并提出一种求解结构最佳刚度特征值的方法。第四章基于结构顶点位移限值推导出剪力墙最佳刚度的表达式。最后以一幢12层的框剪结构作为算例,用本文的方法进行优化,通过电算验证了此优化方法能比较合理地确定剪力墙的抗侧刚度和数量。
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