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1、华中科技大学 硕士学位论文 框-剪结构力学性能与关键构件相关参数关系研究 姓名：叶丽 申请学位级别：硕士 专业：结构工程 指导教师：张仲先 20090530 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 框架-剪力墙结构是现有高层建筑结构应用广泛的一种结构形式，但在结构布置 及其设计计算时尚存在着一些认识不统一，甚至分歧较大的问题。本文针对框架-剪 力墙结构设计中的关键构件参数改变对结构力学性能的影响进行研究。 论文在对框架-剪力墙结构的国内外研究现状及工程应用， 框架-剪力墙的设计要 点和规范要求进行综述的基础上，结合工程算例，采用三维有限元分析软件 ETABS 以及结构空
2、间有限元分析软件 SATWE 进行建模分析， 探讨了剪力墙在总截面面积一 定的情况下改变其截面形状和位置对结构控制性参数的影响，连梁的截面尺寸对结 构抗扭性能的影响以及连梁刚度折减对结构整体性能的计算结果的影响。 本文针对不同影响因素，建立结构有限元模型进行分析计算，结果表明剪力墙 布置均匀时结构的刚度及整体稳定性较好；在翼缘截面高度较小且总截面高度不变 时，形（翼缘不对称布置）剪力墙受力性能比 T 形（翼缘对称以及翼缘不对称） 剪力墙的受力性能好，刚度较大，使结构层间位移减小；连梁高度增加则结构整体 刚度增大，在建模分析结果中出现扭转效应较大而其他条件不能改变时，增大连梁 高度可取得减小扭转
3、效应的较为明显的效果。连梁刚度折减系数的改变能够明显地 改变结构的自振周期和位移的计算值。 关键词关键词：框架-剪力墙结构 截面形状 翼墙 扭转 连梁 刚度折减系数 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Frame shear wall structure is a widely used structure type in high-rise buildings at present, but opinions about structure layout and its designing calculation varies, even that muc
4、h bifurcation exists. This paper researches on the effects of structural properties which are brought up by the change of parameters in frame shear wall structure designing. After reviewing about the research status quos and project application of frame shear wall structure, meanwhile, summarizing t
5、he key points in designing and code of frame shear wall structure, this essay, combined with practical works, gives models created by using the 3D finite element program ETABS and structure space finite element program SATWE. The influence on structures control parameters is analyzed and studied on
6、the condition that section shape and position of shear walls are changed, besides, the total section area is permanent. In addition to that, the influence of coupling beams section scale on the anti-torsion property and changes of structure integral properties when the coupling beams rigidity is dis
7、counted are both studied. Regarding to different influencing factors, in this paper, several structure finite models are created to be calculated and analyzed. It is found out that the rigidity and integral stability are better when shear wall are located in the structure uniformly. -type (asymmetry
8、 flange) shear wall has a better stress property and a larger rigidity than T-type (symmetry flange and asymmetry flange) shear wall when the height of flange is smaller and the total height is unchanged, at the same time, reducing the story placement. The hole height of shear wall have an obvious i
9、nfluence on the anti-torsion property. The higher coupling beam, the bigger structure integral rigidity. If the torsion effect is great and other conditions cant be changed, more obvious effect will appear when the coupling beams heights are changed. It is obtained that with the change of coupling b
10、eams reduction coefficient, the natural vibration period and placement of structure will be significantly changed. Key words: Frame-shear wall structure Section shape Wing wall Torsion Coupling beam Rigidity reduction coefficient 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本
11、论文不包含任何其它个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密 ，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 （请在以
12、上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 1.1 工程背景工程背景 1.1.1 高层建筑新体系高层建筑新体系 现代高层建筑，是反应一个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。更多的时候 因为一栋匠心独具的建筑，能够让一座城市闻名起来。现代高层建筑不仅要满足各 种使用功能的要求，而且更要追求外形美观、经济节能。并且随着科学技术的进步， 越来越多的高强轻质的新型建筑材料出现以及计算机模拟和仿真在建筑中的广泛应 用和深入，更是为高层建筑的发展提供了必要的物质和技术条件。城市住房的紧张 和
13、地价的昂贵，使得高层建筑向着体型复杂化、功能多样化的综合性方向发展，目 的在于更好的利用空间来为人们提供良好的生活条件和办公环境。 高层建筑传统的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构 体系( 简称框-剪结构体系) 、筒体结构体系等1。近些年又在此基础上有一些其他的 发展，并且下列体系结构正逐渐被人们认可和采纳。主要有以下四种新发展： 1、钢-混凝土混合结构。钢-混凝土混合结构目前高层领域里应用较多的一种结 构形式。钢结构具有强度高、延性好、施工速度快、建筑物内部净空高度大等优点， 混凝土结构具有刚度大、耗钢量少、材料费省、防火性能好等优点。统计分析表明， 高层建筑采用钢-混
14、凝土混合结构的用钢量约为钢结构的 70%，而施工速度与全钢结 构相当，在综合考虑施工周期、结构占用使用面积等因素后。混合结构的综合经济 指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标。 2、巨型结构体系。巨型结构是由大型构件组成的，主结构与常规结构构件组成 的次结构共同工作的一种结构体系。按受力体系分有巨型桁架结构、巨型框架结构、 巨型悬挂结构和巨型分离式结构。按材料分有巨型钢筋混凝土结构、巨型钢骨混凝 土结构、巨型钢一钢筋混凝土混合结构及巨型钢结构。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 3、膜结构。膜结构是张力结构体系的一种，作为覆盖结构或建筑物主体，并具 有足够的刚度以抵御外部
15、荷载作用的一种空间结构形式。膜结构能够使结构造型多 样化，新颖美观。 4、高效预应力结构体系。目前国内预应力混凝土结构中常用的混凝土强度等级 从 C40 C80，甚至达到 C100 以上。设计理论上大大改善了高效预应力结构的抗震 性能、正常使用性能等；先进的施工工艺为高效预应力结构的大规模推广应用提供 了技术基础，此外高效预应力结构适用范围广，可适用于大跨和超大跨度，并可拓 展到高层结构转换层、钢结构、基础、路面等结构领域。 1.1.2 高层建筑发展的特点高层建筑发展的特点 低层结构中水平荷载产生的内力和位移很小，水平荷载效应不大，基本上可以 忽略不计。随着结构层数的增多，水平荷载效应所产生的位移逐渐增大。到了高层 结构，水平荷载成为控制因素，控制水平荷载和地震荷载是高层结构的技术的关键 所在。在现代高层建筑的研究过程中逐渐形成如下特点： 1、新型材料的开发和应用。随着高性能（混凝土，合金材料及聚合材料）材料 的研制和不断创新，材料的强度等级和韧性性能也不断地得到改善。高强度且具有 良好可焊性的厚钢板将成为今后高层建筑钢结构的主要用钢， 而耐火钢材 FR 钢的出 现为钢结构的抗火设计提供了方便。采用 FR 钢材制作高层钢结构时，其防火保护层 的厚度可大大减小，在有些情况下可以不采用防火保护材料，从而降低钢结构的造 价，使钢结构更具有竞争性。 2、建筑高度记录
