关于剪力墙结构近似计算方法.ppt

5.3 关于 剪力墙结构的近似计算方法 5.3.1.1 剪力墙的类型 (1)整体墙 (2)整体小开口墙 (3)联肢剪力墙 (4)壁式框架 (5)不规则开洞墙 5.3.1剪力墙的类型和计算假定及方法 (1)整体墙 无洞口的剪力墙。 剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超 过墙体面积的15；且洞口至墙边的净距及洞口之 间的净距大于洞孔长边尺寸。 n特点：在水平力作用下截面仍保持平面，正应 力呈线性分布。 (见图510、511) n整体墙：可忽略洞口对墙体的影响的剪力墙。 (2)整体小开口墙 n在水平荷载作用下，产生整体墙弯曲应力和墙 肢局部弯曲应力； n墙肢以整体墙弯曲为主，局部弯矩不超过墙体 整体弯矩的15； n截面变形仍接近于线性分布； n整体小开口墙的墙肢弯矩仅在个别楼层有反弯 点，但在大多数楼层处有突变。 (见图510、511) n连梁刚度大，整体性好，洞口面积超过墙体面 积的15； (3)联肢剪力墙 开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙。 n剪力墙的截面变形不再符合平截面的假定； n墙肢以整体墙弯曲为主； 当开有多列洞口时称之为多肢墙。 n墙肢弯矩在少数楼层有反弯点； n整片墙仍以弯曲变形为主。 (见图510、511) n当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口， 使连梁刚度小于墙肢刚度时。剪力墙成为由一 系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙； (4)壁式框架 n墙肢弯矩在大多数楼层有反弯点。 n整片墙以剪切变形为主。 (5)不规则开洞墙 n洞口尺寸较大，且排列不规则的剪力墙。 n不能简化成平面杆系结构计算，而应采用平面有限元 方法。 (见图510、511) (见图510、511) n当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线 刚度墙肢的线刚度时，剪力墙的受力性能已接近于 框架，这种剪力墙称为壁式框架。 5.3.1.2 计算假定及剪力分配 (1)基本假定(空间结构的平面化) v楼盖结构在其自身平面内的刚度为无限大； v各片剪力墙在其自身平面内刚度很大，在平面外的刚 度很小，可忽略不计。 v剪力墙翼缘的有效宽度的考虑(见表51)。 v剪力墙在竖向荷载下的内力(轴力)计算：各片墙的竖向 荷载可按其受荷面积计算。 (2)剪力分配 n水平荷载在各片剪力墙之间的分配：按各片剪力墙的 刚度进行分配(见图512) 。 n第i层第j片墙的剪力为： 5.3.1.3 剪力墙的内力分析方法 连续化方法联肢墙 结构力学分析法壁式框架 弹性理论各种复杂几何形状的墙体 （有限元法、有限条法） 材料力学分析法整体墙、小开口剪力墙 5.3.2 整体墙的近似计算方法 5.3.2.2 内力计算 v整体墙不开窗洞或开洞很小，在水平荷载作用下，用材 料力学中整截面悬臂梁的内力及变形公式进行计算。 5.3.1.3 位移计算 (1)除弯曲变形外，宜考虑剪切变形的影响： (2)考虑洞口对墙的横截面及刚度的削弱。 u=um+uv 5.3.2.1 整体墙的判别条件 v等效截面面积Aw： v组合截面惯性矩Iw ： 取无洞口截面面积A乘以洞口削弱 系数0。 取有洞口截面与无洞口截面惯 性矩沿竖向的加权平均值。 见图513 v在3种常用水平荷载下，悬臂杆顶点位移计算公式 (括弧中后一项为剪切变形影响)如下： v 将3种荷载作用下的公式括号内系数取平均值，混凝土剪切模 量G=0.42E，则上式可写成： v 等效刚度EIeq是把剪切变形与弯曲变形综合成用 弯曲变形的形式表达，所得到得折算刚度。写成： 5.3.1.4 水平荷载分配 v当有多片墙共同承受水平荷载时，总水平荷载也 是按各片墙的等效刚度比例分配给各片墙，即： 5.3.3 整体小开口剪力墙的计算 5.3.3.1 整体小开口墙的的判别条件 v剪力墙由成列洞口划分为若干墙肢，且墙 肢和连梁刚度比较均匀，并满足下式条件： 双肢墙： 多肢墙： 5.3.3.2 整体小开口墙的工作特点 (1)正应力在整个截面上基本 上是直线分布的，局部弯矩不 超过整体弯矩的15。 (2)大部分楼层上，墙肢弯矩 不应有反弯点。 v计算内力和位移时，仍可应 用材料力学的计算公式，略 加修正即可。 (1)截面特性： 5.3.3.3 内力计算 Ai第i墙肢的横截面面积 A组合截面的横截面面积，A=Ai Ii第i墙肢绕自身形心轴的惯性矩； I组合截面的惯性矩，I=Ii+Aiyi2 见图514 (2)内力计算 (b)计算墙肢弯矩 (c)计算墙肢轴力 (d)计算墙肢剪力 (e)计算连梁内力 (a)计算外荷载产生的截面总内力 (a)计算外荷载产生的截面总内力 v在水平荷载作用下，整体小开口墙在z高度处的剪力为 Vpz，弯矩为Mpz (Vpz、Mpz按悬臂梁计算)。 v外荷载在标高z处产生的总弯矩可分为两部分，见图5- 14，试验表明，整体小开口墙中的局部弯矩不超过整体弯 矩的15，当取15时，有： Mpz=Mpz+Mpz=0.85Mpz0.15Mpz (b)计算墙肢弯矩 v墙肢横截面上产生的轴力为Nzi，剪力为Vzi ，弯矩为Mzi 。 v整体弯曲时在各墙肢z高度处的截面上产生的整体弯矩为Mzi。 Mzi=Mzi+Mzi = MpzIi /IMpzIi/Ii = 0.85MpzIi /I 0.15MpzIi/Ii Mpz(0.85 Ii /I + 0.15 Ii /Ii) v局部弯曲时所产生的局部弯矩为Mzi，则第i墙肢在z高度处的 总弯矩Mzi为： v第i个墙肢受到整体弯曲的弯矩Mpz按Ii/I的比例分配给各 墙肢。 v说明：因IiZ）时（相应的物理概念 为：整体性很强，但墙肢多出现反弯点），按壁式框架 计算。 v在双肢墙理论分析基础上得到的判别条件，也 可以应用到多肢墙中去。 图510 图5-10 剪力墙类型(立面) 图511 图5-11 剪力墙类型 (弯矩及应力分布) (a)整体墙 (b)独立悬臂墙 (c)小开口整体墙 (d)双肢墙 (e)壁式框架 表51 表5-1 剪力墙有效翼缘宽度 图512 图5-12 剪力墙计算简图 图513 图5-13 整体墙计算简图 图5-14 图5-14 整体小开口墙内力图 图5-15 图5-16 图5-16 双肢墙截面应力 图5-17a、b 图5-17 双肢剪力墙结构的几何参数(a) 及其计算简图(b) 图5-17(c) 双肢剪力墙结构的基本体系 图5-17c 图5-18 图5-18 墙肢转角变形 图5-19 图5-19 墙肢轴向变形 图5-20 图5-20 连梁弯曲及剪切变形 图5-21 图5-21 多肢墙的几何参数 图5-22 多肢墙的基本体系 图5