混凝土结构设计：框架与剪力墙的协同工作问题解析

【规范规定】

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）

5.3.1 高层建筑结构分析计算时宜对结构进行力学上的简化处理，使其既能反映结构的受力性能，又适应于所选用的计算分析软件的力学模型。

【解析】

求某个方向框架和剪力墙的协同工作内力与位移时，要将该方向各榀框架合并成总框架，将该方向各片剪力墙合并成总剪力墙，将该方向各连梁合并成总连梁。连梁与框架和剪力墙的连接方式，取决于连系构件的刚度，通常有以下两种类型。

（1）通过楼板连接

图6-1a所示框架-剪力墙结构，框架和剪力墙是通过楼板的作用连接在一起的。假定楼板在平面内的刚度为无穷大，则同一楼层内各点的水平位移相同。此外，楼板在平面外的刚度很弱，计算时假定其平面外的刚度为零。因此，它对各平面抗侧力结构不产生约束弯矩。对于图6-1a所示的受力情况，其计算简图如图6-1b所示的铰接体系。图中，总剪力墙包含2片剪力墙，总框架包含5榀框架，链杆代表刚性楼盖，不考虑其轴向变形。

（2）通过楼板和连梁连接

图6-2a所示结构在横向水平荷载作用下有2片双肢剪力墙和5榀框架，计算简图如图6-2b所示。双肢墙的连梁对墙肢会产生约束弯矩。画计算简图时为了简单起见，常将图6-2b画为图6-2c的形式，将连梁与楼盖链杆的作用综合为总连杆。图6-2c中剪力墙与总连杆间用刚接，表示剪力墙平面内的连梁对墙有转动约束，即能起连梁的作用；框架与总连杆间用铰接，表示楼盖链杆的作用。被连接的总剪力墙包含4片墙，总框架包含7榀框架；总连杆中包含2根连梁，每梁有两端与墙相连，即2根连梁的4个刚结端对墙肢有约束弯矩作用。这种连接方式或计算图，称为框架-剪力墙刚接体系。(www.xing528.com)

对图6-2a所示结构，当计算纵方向地震作用时，计算图仍可画为图6-2c的统一形式。确定总剪力墙、总框架和总连杆时要注意：中间两片抗侧力结构中，有剪力墙又有柱；一端与墙相连、另一端与柱（即框架）相连的梁也称为连梁，该梁对墙和柱都会产生转动约束作用；但该梁对柱的约束作用已反映在柱的D值中，该梁对墙的约束作用仍以刚接的形式反映，所以仍表示为图6-2c中一端刚接、一端铰接的形式。故图6-2a结构纵向地震作用的计算图仍为图6-2c，总剪力墙包含4片墙，总框架包含2片框架和6根柱子（也起框架作用），总连杆中包含8根一端刚接、一端铰接的连梁，即8个刚接端对墙肢有约束弯矩作用。

图6-1 框架-剪力墙铰接体系

a）受力情况 b）计算简图

图6-2 框架-剪力墙刚接体系

a）结构平面图 b）双肢墙与框架 c）计算图

最后，要指出：计算地震作用对结构的影响时，纵、横两个方向均需考虑。计算横向地震作用时，考虑沿横向布置的抗震墙和横向框架；计算纵向地震作用时，考虑沿纵向布置的抗震墙和纵向框架。取墙截面时，另一方向的墙可作为翼缘，取一部分有效宽度。