剪力墙结构的内力和位移计算.ppt

第十五讲 整截面剪力墙及整体小开口剪力墙的内力与位移计算 材料力学法适用于整截面剪力墙或整体小开口剪力墙。当剪力墙上不开洞口或洞口较小时，洞口对剪力墙内力分布的影响不大，这时剪力墙犹如一根竖向放置的悬臂梁。在侧向荷载作用下墙肢截面内的应力及墙肢的变形可直接套用材料力学公式计算。 1内力计算 对于整截面剪力墙，洞口对墙肢内力分布的影响极小，在水平荷载作用下，墙肢水平截面内的正应力呈直线分布，故可直接应用材料力学公式计算剪力墙内任意点的应力或任意水平截面上的内力。对于整体小开口剪力墙，其水平截面在受力后仍能基本上保持平面，墙肢水平截面内的正应力可以看成是剪力墙整体弯曲所产生的正应力与各墙肢局部弯曲所产生的正应力之和，如图1518所示。因此，各墙肢的弯矩为 ：,（15-8） 式中MP外荷载在计算截面所产生的弯矩； Ij第 J墙肢的截面惯性矩； I-整个剪力墙截面对组合截面形心的惯性矩； 整体弯矩系数，设 计中可取 = 0.85。 各墙肢所受到的轴力为 ： （15-9） 式中Aj第j墙肢的截面面积 yj第j墙肢的截面形心到整个剪力墙组合截面形心的距离。,由外荷载所产生的总剪力Vp在各墙肢之间的分配既跟墙肢的截面惯性矩有关，又跟墙肢的截面面积有关，可近似地按下式计算 （15-9） 2侧移计算 整截面剪力墙及整体小开口剪力墙在侧向荷载作用下的侧移量，同样可用材料力学公式计算，但因剪力墙的截面高度较大，计算时应考虑截面剪切变形对剪力墙位移的影响。在开有洞口时，还应考虑洞口使刚度削弱的因素。 在三种典型荷载作用下，剪力墙顶点侧向位移的计算公式为 :,式中: V0在墙底部外荷载产生的总剪力； H剪力墙的总高度； AW 考虑洞口影响后剪力墙水平截面的折算面积， 对于整截面剪力墙: 对于整体小开口剪力墙 :,bW、hW分别为剪力墙水平截面的宽度和高度； AOP、Af分别为剪力墙的洞口面积和剪力墙的总立面面积； Awj剪力墙第j墙肢水平截面面积，见图1519； 截面剪应力分布不均匀系数，对于矩形截面，=12； IW考虑开洞影响后剪力墙水平截面的折算惯性矩， 对于整截面剪力墙 : 对于整体小开口剪力墙:,Ii剪力墙沿竖向各段（或各层）水平截面的惯性矩，有洞口时应扣除洞口影响按组合截面计算（图1520）； I整个剪力墙截面对组合截面形心的惯性矩； E混凝土的弹性模量； G混凝土的剪切模量。 以后为方便起见，常将顶点水平位移写成如下形式(15-12)：,将式（1511）的位移表达式写成悬臂杆只考虑弯曲变形时位移表达式的形式。这里，EIe称为剪力墙的等效抗弯刚度，它是按照顶点位移相等的原则，将剪力墙的抗侧刚度折算成承受同样荷载的悬臂杆件只考虑弯曲变形时的刚度。比较式（15-11）与式（15-12），可见整截面剪力墙及整体小开口剪力墙的等效抗弯刚度为(15-13),若将以上三式写成统一的公式，并以G= 0.42E代人，则可近似地写成 : (15-14) 上述计算方法适用于整截面剪力墙及墙肢和连梁刚度较均匀的整体小开口剪力墙。有时，在大体均匀的墙肢之间夹有个别的小墙肢，但整片墙仍属于整体小开口墙时，仍可按材料力学法计算该剪力墙的内力与位移，但宜对小墙肢的局部弯矩Mj按下式进行修正 :