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框剪结构是一种独特的建筑体系,它结合了框架结构和剪力墙结构的优点。这种结构的特点在于能够提供宽敞的平面布局空间,同时具备良好的抗侧力性能。剪力墙在框剪结构中可设置,也可以利用建筑内部的电梯井、楼梯间等墙体,使其应用广泛于各类房屋建筑中。
框架结构的变形以剪切型为主,上部层间相对变形较小,下部较大。相反,剪力墙结构表现为弯曲型,上部层间变形较大,下部较小。在框剪结构中,两种体系协同工作,形成弯剪变形,从而降低层间位移比和顶点位移比,增强结构的侧向刚度。在水平荷载作用下,由于剪力墙的侧向刚度远大于框架,大部分的荷载由剪力墙承担,这使得框架在水平荷载下既能保持灵活性,又具有良好的延性,整体变形均匀,非结构性破坏较小。
然而,框剪结构在强烈地震时,剪力墙和框架的层间位移角弹性极限差距显著。地震时,剪力墙底部首先出现裂缝,其刚度骤降,引发上部墙体的刚体位移和弯曲变形,导致顶部侧移急剧增加,对框架产生附加剪力。此时,框架还未充分发挥其抗侧力作用。剪力墙和框架刚度比的变化会重新分配地震作用,削弱框架的延性和抗力,对结构的抗震性能构成挑战。
框剪结构通常适用于10至25层的商住楼,这个高度范围的建筑自振周期与某些地震的卓越周期接近,容易受到地震的影响。在历史地震中,层数在10至15层的建筑倒塌率较高。因此,针对框剪结构,提高抗震性能和结构可靠性变得至关重要。结构控制理论为抗震设计提供了新的策略,以增强这类建筑在地震中的稳定性和生存能力。
框架-剪力墙结构,俗称为框剪结构。主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。