5剪力墙结构设计ppt课件.ppt

1、1,剪力墙结构设计,第五章,2,一、剪力墙结构概念设计,受力变形特点,水平荷载作用下：,底部截面,控制截面：,弯曲型变形,变形,构件截面长边 大于4倍短边,剪切型变形,分类：,H / bW 2 高墙,1H / bW 2 中高墙,H / bW 1 矮墙,3,破坏形态：,弯曲破坏,剪切破坏,滑移破坏,结构布置, 最大适用高度、高宽比限值 (P89表5154), 结构平、立面布置原则, 材料强度及尺寸要求,4,二、内力、位移简化计算,基本假定,平面抗侧力假定,弹性变形假定,刚性楼板假定,竖向荷载作用下,每片墙按受荷面积 计算竖向荷载,连梁 弯矩 墙肢 轴力,5,水平荷载作用下,计算截面,y,x,bi

2、,bi,b,S01,S02,S03,h,h,b01,b02,6,有效翼缘宽度bi ：,T、I型截面：,L、型截面：,剪力分配,墙的等效抗弯刚度,j层总剪力,7,剪力墙分类及受力特点,整体墙,15%,洞口系数洞口面积/墙面净面积100%,整体悬臂墙,弯曲型变形,8,小开口整体墙,15%30%,小开口整体墙计算法,基本呈弯曲型变形,联肢墙,30%50%,连续化计算法,向剪切型变形过渡,9,壁式框架,50%,带刚域框架计算法,接近剪切型变形,整体墙计算法,整体墙判别：,15%,孔洞间、孔洞至墙边净距大于洞口长边,10,等效截面积：,墙截面毛面积,0：洞口削弱系数,Ad ：洞口立面总面积,A0 ：立面

3、总墙面积,等效惯性矩Jq ：,hn,hi,11,顶点位移 ：,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,V0：底部截面剪力,：剪力不均匀系数,矩形：1.2,I形：全面积/腹板面积,T形：f (H / t、B / t ),G：剪切模量G0.4E,12,13,联肢墙计算法,连续化方法,剪力墙：墙肢 连梁,连梁：连杆,沿墙高 离散,连续连杆,微分方程 （曲线、图表）,14,双肢墙算法,基本假定 ：,墙肢刚度远大于连梁刚度,两墙肢同高各截面转角、曲率相等,各墙肢、连梁截面及层高等沿全高相同,忽略连梁轴向变形,忽略墙肢剪切变形,15,基本思路 ：,A1 J1,A2 J2,hb,h,H,2a0,2c,2a0

4、,2c,连梁设为均布的连续连杆,16,建立基本体系 （力法）,(x),建立变形协调方程,求解(x),求解连梁剪力,求解墙肢、连梁内力,17,基本方程 ：,求切开处沿(x)方向变形,1(x) :由墙肢弯曲变形产生的相对位移,1m2mm,1(x),1(x) 2c m（x）,m :顺时针为正 1(x)与(x)反向,c1c2c,18,2(x) :由墙肢轴向变形产生的相对位移,N,N,2(x),由隔离体平衡:,19,3(x) :由连梁弯曲、剪切变形产生的相对位移,3(x),微段dx上: 连梁截面积Ab dx / h 连梁惯性矩 Jb x / h,由悬臂梁变形公式:,20,a : 连梁计算跨度 aa0i

5、hbi /4 : 剪力不均匀系数 G : 剪切模量,J0b : 连梁折算惯性矩,21,1(x) 2(x) 3(x)0,对 x两次求导,连梁刚度系数D：,连梁、墙肢刚度比21 ：,整体系数2 ：,22,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,m(x) ：连梁对墙肢的约束弯矩,双肢墙 基本方程,设x / H,23,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,0 墙顶弯矩为0,1 墙底弯曲转角为0,(x),24,双肢墙内力计算 ：,连杆约束弯矩 （连梁中心坐标处）,连梁约束弯矩,连梁剪力,连梁端部弯矩,25,(),V1j,a0,M1j,26,墙肢轴力,墙肢弯矩,水平荷载在j层 截面处的倾覆力矩,27,墙

6、肢剪力,VPj : 水平荷载在j层截面处总剪力,J0i : 考虑剪切变形影响后的墙肢折算惯性矩,28,双肢墙位移及等效抗弯刚度 ：,不同荷载形式下M()、 MP()、 VP(),y,29,边界条件,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,：考虑墙肢剪切变形影响 的系数,：的函数 f (),T ：墙肢轴向变形影响的系数,30,31,双肢墙内力、侧移分布特点：,水平位移y,层数,连梁剪力Vb,层数, 增大，侧移减小, 增大，Vb 增大且Vbmax下移,32,墙肢轴力N,层数,墙肢弯矩M,层数, 增大，N增大, 增大，M减小,33,几何参数、的物理意义：,整体系数：,1 ：未考虑墙肢轴向变形 ：考虑

7、墙肢轴向变形,T ：墙肢轴向变形影响的系数,34,J：组合截面总惯性矩,y1,组合截面形心轴,y2,35,双肢墙截面应力 ,整体弯曲应力 +,局部弯曲应力,墙肢截面弯矩、轴力：,36,k：整体弯曲应力在总应力中比例,均布荷载：,k,1.0,=1.0,0.75,0.5,0.25,较小，以局部弯曲应力为主,较大，以整体弯曲应力为主,：,墙肢剪切变形影响系数,H/B4 时，可忽略,37,多肢墙算法,与双肢墙比较 ：,第i 个切口处协调方程，还应考虑第(i1)跨 连梁内力对第i 墙肢以及第(i1) 跨连梁对第 (i1) 墙肢的影响,设各排连梁切口未知力和 mi()= m() 为未知量,计算过程中区别

8、：,墙肢刚度,墙肢面积,38,A1 J1,Ai1 Ji1,Ai Ji,Ai1 Ji1,Ak1 Jk1,1,i1,i,i1,k,ri,B,2a0i,2ci,Ai Ji,Ai1 Ji1,i(x),i(x),39,连梁刚度,连梁与墙肢刚度比1 ：,整体系数 ：,轴向变形影响系数 T ：,40,m() 分配系数i ：,连梁约束弯矩 分布系数i ：,各跨连梁约束弯矩m(i) ：,ri ：第i 跨连梁中点距墙边距离 B ：墙总宽,41,同层各连梁剪力大小分布 ：,1, 0,0 连梁剪力均布,1.5, 连梁剪力呈抛物线分布,0,42,联肢墙计算步骤：,1.各墙肢Ai 、 Ji ；各连梁Abi 、 Jbi,2

9、.连梁折算惯性矩J0bi :,3.连梁刚度Di :,4.梁墙刚度比21 ：,43,5.墙肢轴向变形影响系数 T ：,双肢墙：,多肢墙：,6.整体系数 ：,7.剪切影响 系数 ：,H/B4 : =0,44,8.墙肢等效刚度 ：,9.连梁约束弯矩函数() ：,连梁中线位置坐标1 、 2 或楼板板面标高处坐标1 、 2 ,10.连梁约束弯矩函数m(),11.连梁约束弯矩分配系数i ：,双肢墙：i 1,多肢墙：,45,12.连梁（第j层）总约束弯矩mj ：,13. j层第i个连梁剪力Vbij ：,14.j层第i个连梁端部弯矩Mbij ：,15.墙肢 轴力,j层第1 肢墙：,j层第i 肢墙：,j层第k1

10、 肢墙：,46,16. j层i肢墙弯矩Mij ：,17.j层i肢墙剪力Vij ：,J0i : 墙肢折算惯性矩,18.顶点位移 ：,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,47,小开口整体墙计算法,判断条件,10 JA / JZ 或 JA /JZi,多肢墙,双肢墙,48,多肢墙,双肢墙,系数 Z、Zi ：,墙肢、连梁较均匀：查表 （P 99 表57）,各墙肢相差较大： 查表求S （P 99 表58）,49,小开口墙内力分布特点,墙肢中大部分层 无反弯点,截面上正应力分布 接近直线,50,小开口墙内力、位移计算,k：整体弯曲应力在总应力中比例,墙肢截面内力：,51,连梁内力：,剪力Vbi ：上下层

11、墙肢轴力差,端部弯矩Mbi ：,顶点位移：,52,墙肢内力修正：,h1,53,壁式框架计算法,判断条件,50%,连梁刚度接近墙肢刚度,特点,大部分层墙肢有反弯点,宽梁、宽柱,连梁、墙相交部分视作刚域,54,计算简图,hwh,连梁、墙简化为杆端带 刚域的变截面杆件计算,55,刚域长度,hw,h,hl,hl2,hl1,hZ,hZ1,hZ2,hZ /4,hZ /4,hl /4,hl /4,梁：hZ1 hl /4 或 hZ2 hl /4,柱：hl1 hZ /4 或 hl2 hZ /4,56,计算法,D值法,修正杆件刚度,反弯点高度,不考虑轴向变形,壁式框架柱D值计算,杆件特点,杆端带刚域,截面高度大,

12、剪切变形不忽略,杆件转角 刚度系数,剪切影响系数,57,l,al,l,bl,m12,m21,1,1,2,2,直杆12转角：,m12,m21,v21,v12,58,m12,v12,m12,v12,1,1,m21,v21,m21,v21,2,2,59,线刚度i用k代替,梁：,柱：,k ：杆件修正刚度,D值：,60,带刚域框架柱反弯点高度系数,h,h,ah,bh,yh,h,ynh,Mb,Ma,sMa,sMb,y0 : 标准反弯点高度比（梁柱刚度比K） y1 : 上下层梁刚度变化的修正值 y2 、 y3 : 上、下层层高变化的修正值 2h上 / h 3h下 / h,61,三、构件截面设计,剪力墙正截面

13、承载力计算,偏压,墙肢截面中分布钢筋均参与受力,受压区不考虑分布筋作用,1 :砼强度影响系数（C50 取0.8; C80 取0.74） cu ：砼极限压应变,62,b 大偏压 ：,N,fyAs,f yAs,1fc,hw,hf,hf,bf,bf,fsiAsi,hw01.5x,xhf 时：,bw,63,1 :压应力与fc比值（C50 取1.0; C80 取0.94） x2as,xhf 时：,64,b 小偏压 ：,N,sAs,f yAs,1fc,xhf 时：,65,xhf 时：,考虑抗震时： RE 0.85,66,偏拉,大偏拉：截面大部分受拉,小偏拉：全截面受拉,无地震作用：,考虑地震作用：,67,

14、无地震：,有地震：, 2.5 :,2.5 :,c :砼强度影响系数（C50 取1.0; C80 取0.8）,剪力墙斜截面承载力计算,受剪截面限制条件（剪压比）,68,一、二、三级抗震 :,9度抗震 :,四级抗震 : 不需调整,剪力墙底部加强部位墙肢截面剪力设计值V,Vw ：剪力增大系数 （一级：1.6 二级：1.4 三级：1.2）,Mwua: 剪力墙正截面受弯承载力对应的弯矩值,采用材料强度标准值,实配钢筋截面积,考虑承载力抗震调整系数,69,Vw : 剪力墙肢截面剪力计算值（考虑地震作用）,max 墙肢总高度的1/8 、底部两层高度 ,墙肢总高度的1 / 10 ( H150m),底部加强部位

15、:,max1/8墙肢总高度、框支层及其以上两层高度,偏压时抗剪计算,无地震：,有地震：,1.5 2.2 N0.2 fc bw hw,70,偏拉时抗剪计算,无地震：,有地震：,若公式右边,取,71,正截面承载力计算,M,fyAs,f yAs,1fc,1 :系数（C50 取1.0 ; C80 取0.94）,连梁计算,72,斜截面承载力计算,连梁跨度小、 高度大形成深梁,房屋1/3高度处 连梁破坏更明显,反复荷载作用下 形成X型剪切裂缝 (剪切型脆性破坏),73,无地震：,有地震：,跨高比 2.5 :,跨高比2.5 :,c :砼强度影响系数（C50 取1.0; C80 取0.8）,连梁截面限制条件 ：,74,连梁端剪力设计值Vb,9度抗震 :,一级抗震 :,二级抗震 :,三级抗震 :,四级抗震 :,按地震作用组合的剪力设计值,75,VGb : 重力荷载代表值（考虑地震作用组合）