一种框支剪力墙结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及消能减振建筑技术领域，提供了一种框支剪力墙结构及其设计方法。框支剪力墙结构包括底部框支层，和位于框支层上方由框支层支撑的上部楼层；框支层的数量为两层以上，且至少在最底部两层框支层上布置有阻尼器；上部楼层布置有剪力墙。与部分框支剪力墙的通过提高结构强度“抗震”相比，采用阻尼器吸收或消耗地震能量具有更多的优势，可以实现对建筑的更好的保护。且阻尼器可以成为结构的“保险丝”，遭遇较大地震时只需更换这些装置，而不至于中断建筑使用功能，有利于降低结构全寿命周期费用。并且，阻尼器可在框支层灵活布置，最大程度的减小对建筑空间的影响，从而更好的释放下部楼层的建筑空间，帮助建筑商实现预期的商业价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及消能减振建筑
，尤其设及一种框支剪力墙结构及其设计方 法。
技术介绍
近些年来建筑商为了追求更多的商业利益常常将一栋建筑的功能沿高度做不同 规划。上部楼层用作旅馆、住宅，下部楼层作为商场、餐馆或文化娱乐设施。旅馆和住宅需 要布置较多的墙体，采用剪力墙结构比较合适；而商场、餐馆与文化娱乐设施需要尽可能大 的自由灵活的室内空间，采用框架结构最为合适。由此看来框支剪力墙结构是一种实现此 建筑功能最理想的结构形式。 框支剪力墙结构"上刚下柔"，在地震区的结构安全无法保证，学者们提出采用部 分框支剪力墙结构加W改进。但是，《高层建筑混凝±结构技术规程》(JGJ3-2010)明确将部 分框支剪力墙结构归类为复杂高层建筑，为确保其安全在许多方面需严格满足规范要求。 具体地，《高层建筑混凝±结构技术规程》（JGJ3-2010)对部分框支剪力墙结构设计做了详 细的规定，主要包括=个方面： 第一：落地剪力墙的布置、设计与构造； 阳〇化]第二：框支柱的设计与构造； 第S:转换层设计与构造。 部分框支剪力墙结构采用的是传统的抗震设计理念，小震时依靠结构的强度确保 结构不坏，大震时利用结构的延性确保大震不倒。针对更高的性能目标时，依靠强度提高确 保结构不坏将需要大幅提高项目投资；而且由于地震的不确定性，即使遭遇小震也常常会 出现超过预期的破坏，导致建筑功能中断，经济损失巨大。《高层建筑混凝±结构技术规程》 (JGJ3-2010)就落地剪力墙的间距，承担地震倾覆力矩大小，W及与框支柱的距离等均做了 严格的规定；其次，落地剪力墙宜对称布置W利于减小结构的偏屯、。因此，要保证部分框支 剪力墙在地震区的安全，对其要求势必会限制框支层的建筑空间，影响建筑功能。
技术实现思路
阳00引（一）要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题就是针对现有部分框支剪力墙结构的不足，提供一种框 支剪力墙结构的设计方法W及由该方法得到的框支剪力墙结构。 (二）技术方案 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种框支剪力墙结构的设计方法，包括W 下步骤： S1、建筑的底部设计成框支层，所述框支层的数量为两层W上，且根据建筑功能需 要选择所述框支层的层高，并基于隔震理论、框支柱轴压比限值确定框支柱的截面尺寸、混 凝±强度等级； S2、至少在最底部两层所述框支层布置阻尼器，通过弹性时程分析方法验算布置 的阻尼器的数量和位置是否合理；如阻尼器布置合理，且所述框支层最大层间位移角小于 《建筑抗震设计规范》允许的层间位移角限值，则选定的框支柱截面尺寸、混凝±强度等级、 W及框支层层高合理，否则需进行调整； S3、对S2中的所述框支层进行配筋设计； S4、在所述框支层的上方设置上部楼层，在所述上部楼层上布置剪力墙，得到包含 所述框支层和上部楼层的框支剪力墙结构； S5、对经过S4得到的框支剪力墙结构进行罕遇地震下的弹塑性变形验算，如在所 述罕遇地震作用下所述框支剪力墙的最大变形满足规范要求，则设计可行，否则需进行调 整。 优选地，当所述框支层的总层数大于等于S层时，在所述S3之后还包括步骤S3' ： 在第=层W上所述框支层的周边拐角位置设置剪力墙，得到框架剪力墙层。 优选地，所述Sl中使得框支层固有频率CO。与场地特征频率CO相等或接近，并基 于频率方程|k-?2m| = 0计算出所述框支层的框支柱的截面尺寸；其中，k为框支层刚度 矩阵，m为框支层质量矩阵。 优选地，所述S3中按《建筑抗震设计规范》提出的方法估算所述阻尼器附加给所 述框支剪力墙结构的有效阻尼比，采用振型分解反应谱法进行配筋设计；或者所述S3中按 《建筑抗震设计规范》提出的选波原则，直接通过弹性时程分析进行配筋计算。 优选地，包括底部框支层，和位于所述框支层上方且由所述框支层支撑的上部楼 层；所述框支层的数量为两层W上，且至少在最底部两层所述框支层上布置有阻尼器；所 述上部楼层布置有剪力墙。 优选地，所述框支层的总层数大于等于=层时；在第=层W上所述框支层各层的 周边拐角位置均设置有剪力墙，和/或第=层W上所述框支层各层均布置有阻尼器优选 地，所述阻尼器为黏性液体阻尼器。 优选地，所述上部楼层的周边拐角位置设置有剪力墙，所述上部楼层的其它位置 设置有短肢剪力墙或框架柱。 优选地，设置在所述上部楼层周边拐角位置的所述剪力墙的长度为4-8m。 阳02引 （S)有益效果 本专利技术的技术方案具有W下优点：本专利技术的框支剪力墙结构的设计方法，建筑的 底部设计成框支层，且在框支层上布置消能部件，从而避免现有技术中部分框支剪力墙结 构设计的复杂性，W及结构"抗震"的不足。 本专利技术的框支剪力墙结构，其在底部的框支层上布置有消能部件，通常为一种阻 尼器。与传统的通过提高结构强度采用"抗震的方案相比，采用阻尼器吸收或消耗地震能 量具有更多的优势，从而可W实现对建筑的更好的保护。进一步地，阻尼器可W成为结构 的"保险丝"，遭遇较大地震时只需更换运些装置，而不至于中断建筑使用功能，有利于降低 结构全寿命周期费用。并且，阻尼器可在框支层灵活布置，最大程度的减小对建筑空间的影 响，从而更好的释放下部楼层的建筑空间，帮助建筑商实现预期的商业价值。 本专利技术的优选方案中，阻尼器为黏性液体阻尼器，由于黏性液体阻尼器是一种只 提供阻尼不提供刚度的消能装置，相对于其他阻尼器装置，布置更为灵活，对框支层建筑空 间的影响更小。 本专利技术的优选方案中，框支层上部楼层的周边拐角位置设置剪力墙，所述上部楼 层的其它设置短肢剪力墙或框架柱，可更好的减少框支剪力墙结构的扭转响应。 本专利技术的又一优选方案中，当框支层的数量为=层W上时，在第=层W上的框支 层的周边拐角位置设置剪力墙，而黏性液体阻尼器只需安装在底部两层，既减少阻尼器数 量节省投资，又可更好地释放建筑空间。该方案的框支剪力墙结构，不仅从周期比来看扭转 响应减小明显，而且由于设置于周边拐角的剪力墙应有一定刚度，从而可W分担更多的层 间剪力，保护短肢剪力墙的安全。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。 图1是实施例一的框支层平面示意图； 图2a-d是实施例一的化se2-4对应的剪力墙布置示意图； 图3是实施例一中底部两层框支层安装有黏性液体阻尼器的框支剪力墙结构的 结构示意图； 图4是实施例一中不同工况下的框支剪力墙结构在多遇地震下最大层间位移角 曲线图； 图5是实施例二中框支剪力墙结构的上部当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种框支剪力墙结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建筑的底部设计成框支层，所述框支层的数量为两层以上，且根据建筑功能需要选择所述框支层的层高，并基于隔震理论、框支柱轴压比限值确定框支柱的截面尺寸、混凝土强度等级；S2、至少在最底部两层所述框支层布置阻尼器，通过弹性时程分析方法验算布置的阻尼器的数量和位置是否合理；如阻尼器布置合理，且所述框支层最大层间位移角小于《建筑抗震设计规范》允许的层间位移角限值，则选定的框支柱截面尺寸、混凝土强度等级、以及框支层层高合理，否则需进行调整；S3、对S2中的所述框支层进行配筋设计；S4、在所述框支层的上方设置上部楼层，在所述上部楼层上布置剪力墙，得到包含所述框支层和所述上部楼层的框支剪力墙结构；S5、对经过S4得到的框支剪力墙结构进行罕遇地震下的弹塑性变形验算，如在所述罕遇地震作用下所述框支剪力墙的最大变形满足规范要求，则设计可行，否则需进行调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，王荣，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43