框架-剪力墙结构是高层建筑中常用的结构体系。目前,在进行地震响应计算时主要采用两类方法。第1类是把地震作用等效为静力荷载,考虑框架与剪力墙的相互作用,建立微分方程进行求解结构的内力。第2 类是把地震作用作为动力荷载,为了便于分析通常根据高层框架-剪力墙结构的变形特点,把框架-剪力墙结构等效为层剪切模型或者是悬臂梁模型,建立运动控制方程,求解结构的动力响应。第1 类方法求解地震作用时考虑了框架与剪力墙的相互作用,计算比较方便,但把地震作用等效为静力荷载求解地震响应,不能反映结构在地震动过程中的经历;第2类方法求解地震时程时,由于层剪切模型或者是悬臂梁模型不能真实的反映结构的变形,实际框架-剪力墙结构的变形处于二者之间,特别是对于受控结构而言,控制效果对简化模型反应实际结构的程度相当敏感,如果简化模型不合适,有时甚至会出现负控制现象。因此有必要建立高层框架-剪力墙结构更精确的动力分析模型,进行地震作用下结构动力响应的求解,以及为实现高层框架-剪力墙结构的振动控制打下基础。
对框架-剪力墙结构中框架与剪力墙相互作用下的地震响应求解问题,建立了高层框架-剪力墙结构的动力分析模型。框架结构部分对剪力墙结构部分的影响通过边界条件的引入,推导出框架-剪力墙结构的频率方程及振型正交条件,进一步对无限自由度框架-剪力墙结构的振动方程进行解耦,推导出框架-剪力墙结构的广义质量及广义荷载,然后通过振型叠加的方法求解结构的地震响应。最后,对一栋10 层框架-剪力墙结构进行动力特性及地震响应仿真分析。仿真结果显示,建立的动力模型及地震响应求解的结果与有限元分析结果基本一致,其计算精度满足要求,可以减小计算的工作量。
参考资料:刘彦辉;谭平;周福霖;杜永峰;闫维明;《地震作用下框架-剪力墙结构动力响应研究》,2011年9月,《四川大学学报( 工程科学版)》第5期.