簡(jiǎn)介:第6章剪力墻結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì),西安建筑科技大學(xué)史慶軒,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),標(biāo)題,主要內(nèi)容,主要內(nèi)容,61結(jié)構(gòu)布置62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算68剪力墻分類(lèi)的判別69剪力墻截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求,重點(diǎn)、難點(diǎn),,結(jié)構(gòu)分類(lèi)和分析方法,,受力特點(diǎn)對(duì)比和計(jì)算參數(shù)判別,61結(jié)構(gòu)布置,61結(jié)構(gòu)布置611墻體承重方案,1)小開(kāi)間橫墻承重特點(diǎn)每開(kāi)間設(shè)置承重橫墻,間距為27~39M,適用于住宅、旅館等小開(kāi)間建筑。優(yōu)點(diǎn)不需要隔墻;采用短向樓板,節(jié)約鋼筋等。缺點(diǎn)橫墻數(shù)量多,承載力未充分利用,建筑平面布置不靈活,房屋自重及側(cè)向剛度大,水平地震作用大。,61結(jié)構(gòu)布置,2)大開(kāi)間橫墻承重特點(diǎn)每?jī)砷_(kāi)間設(shè)置一道承重橫墻,間距一般6~8M。樓蓋多采用混凝土梁式板或無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板。優(yōu)點(diǎn)使用空間大,平面布置靈活;自重較輕,基礎(chǔ)費(fèi)用相對(duì)較少。缺點(diǎn)樓蓋跨度大,樓蓋材料增多。3)大間距縱、橫墻承重特點(diǎn)每?jī)砷_(kāi)間設(shè)置一道橫墻,間距為8M左右。樓蓋采用混凝土雙向板,或在每?jī)傻罊M墻之間布置一根進(jìn)深梁,形成縱、橫墻混合承重。從使用功能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、受力性能等方面來(lái)看,大間距方案較優(yōu)越。目前趨向于采用大間距、大進(jìn)深、大模板、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板的剪力墻結(jié)構(gòu)體系。,61結(jié)構(gòu)布置,1)宜沿主軸方向雙向或多向布置,不同方向的剪力墻宜聯(lián)結(jié)在一起,應(yīng)盡量拉通、對(duì)直;抗震設(shè)計(jì)時(shí),宜使兩個(gè)方向側(cè)向剛度接近;剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則。2)剪力墻布置不宜太密,使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度;若側(cè)向剛度過(guò)大,不僅加大自重,還會(huì)使地震力增大。3)剪力墻宜自下到上連續(xù)布置,避免剛度突變。4)剪力墻長(zhǎng)度較大時(shí),可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成若干均勻的獨(dú)立墻段。墻段的長(zhǎng)度不宜大于8M。5)剪力墻的門(mén)窗洞口宜上下對(duì)齊,成列布置。宜避免使用錯(cuò)洞墻和疊合錯(cuò)洞墻。,612剪力墻的布置原則,61結(jié)構(gòu)布置,6)當(dāng)剪力墻與平面外方向的梁連結(jié)時(shí),可加強(qiáng)剪力墻平面外的抗彎剛度和承載力(可在墻內(nèi)設(shè)置扶壁柱、暗柱或與梁相連的型鋼等措施);或減小梁端彎矩的措施(如設(shè)計(jì)為鉸接或半剛接)。7)短肢剪力墻是指墻肢截面長(zhǎng)度與厚度之比為58的剪力墻,高層結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,1)在豎向荷載作用下,各片剪力墻承受的壓力可近似按各肢剪力墻負(fù)荷面積分配;2)在水平荷載作用下,各片剪力墻承受的水平荷載可按結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析。即研究水平荷載在各榀剪力墻之間分配問(wèn)題的一種簡(jiǎn)化分析方法。,,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,621剪力墻的分類(lèi),1、根據(jù)洞口的有無(wú)、大小、形狀和位置等,剪力墻主要可劃分為以下幾類(lèi),62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,1)整截面墻,幾何判定(1)剪力墻無(wú)洞口;(2)有洞口,墻面洞口面積不大于墻面總面積的16,且洞口間的凈距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長(zhǎng)邊尺寸。,受力特點(diǎn)可視為上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,2)整體小開(kāi)口墻,幾何判定(1)洞口稍大一些,且洞口沿豎向成列布置,(2)洞口面積超過(guò)墻面總面積的16,但洞口對(duì)剪力墻的受力影響仍較小。,受力特點(diǎn)在水平荷載下,由于洞口的存在,墻肢中已出現(xiàn)局部彎曲,其截面應(yīng)力可認(rèn)為由墻體的整體彎曲和局部彎曲二者疊加組成,截面變形仍接近于整截面墻。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,3)聯(lián)肢墻,幾何判定沿豎向開(kāi)有一列或多列較大的洞口,可以簡(jiǎn)化為若干個(gè)單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁聯(lián)結(jié)起來(lái)組成。,受力特點(diǎn)連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用,墻肢局部彎矩較大,整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線(xiàn)分布。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,4)壁式框架,幾何判定當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大,且洞口較寬,墻肢寬度相對(duì)較小,連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。,受力特點(diǎn)與框架結(jié)構(gòu)相類(lèi)似。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,622剪力墻的等效剛度,它綜合反映了剪力墻彎曲變形、剪切變形和軸向變形的影響。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,2、剪力墻的等效剛度計(jì)算,以頂點(diǎn)集中荷載為例,說(shuō)明剪力墻的等效剛度求法。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,623剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,1、基本假定1)樓蓋在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大,平面外剛度很小,可以忽略;2)各片剪力墻在其平面內(nèi)的剛度較大,忽略其平面外的剛度;3)水平荷載作用點(diǎn)與結(jié)構(gòu)剛度中心重合,結(jié)構(gòu)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,A、由假定1)、3)可知,樓板在其自身平面內(nèi)不發(fā)生相對(duì)變形,只作剛體平動(dòng),水平荷載按各片剪力墻的側(cè)向剛度進(jìn)行分配。B、由假定2)可知,各片剪力墻只承受其自身平面內(nèi)的水平荷載,可將縱、橫兩個(gè)方向的剪力墻分開(kāi)考慮;同時(shí),可考慮縱、橫向剪力墻的共同工作,縱墻(橫墻)的一部分可以作為橫墻(縱墻)的有效翼墻。實(shí)際上,當(dāng)房屋的體型比較規(guī)則,結(jié)構(gòu)布置和質(zhì)量分布基本對(duì)稱(chēng)時(shí),為簡(jiǎn)化計(jì)算,通常不考慮扭轉(zhuǎn)影響。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,2、剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析將剪力墻分為兩大類(lèi)第一類(lèi)包括整截面墻、整體小開(kāi)口墻和聯(lián)肢墻;第二類(lèi)為壁式框架。,第一類(lèi)第二類(lèi),第一類(lèi),62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,1)第一類(lèi)包括整截面墻、整體小開(kāi)口墻和聯(lián)肢墻。,(1)將水平荷載劃分均布荷載、倒三角形分布荷載或頂點(diǎn)集中荷載,或這三種荷載的某種組合;(2)計(jì)算沿水平荷載作用方向的M片剪力墻的總等效剛度;(3)根據(jù)剪力墻的等效剛度,計(jì)算每一片剪力墻所承受的水平荷載;(4)再根據(jù)每一片剪力墻所承受的水平荷載形式,進(jìn)行各片剪力墻中連梁和墻肢的內(nèi)力和位移計(jì)算。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,2)第一類(lèi)和第二類(lèi)包括整截面墻、整體小開(kāi)口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。,注剪力墻結(jié)構(gòu)體系在水平荷載作用下的計(jì)算問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹袅Φ挠?jì)算。,(1)將第一類(lèi)剪力墻合并為總剪力墻,將壁式框架合并為總框架,按照框架剪力墻鉸接體系分析方法,計(jì)算總剪力墻的內(nèi)力和位移。,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,整截面墻應(yīng)考慮剪切變形彎曲變形軸向變形;懸臂梁僅考慮彎曲變形。,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,631墻體截面內(nèi)力,在水平荷載作用下,整截面墻可視為上端自由、下端固定的豎向懸臂梁,其任意截面的彎矩和剪力可按照材料力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。,例計(jì)算在水平均布荷載作用下,剪力墻底部彎矩和剪力。,特點(diǎn)截面正應(yīng)力保持直線(xiàn)分布;墻體無(wú)反彎點(diǎn)。,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,632位移和等效剛度,由于剪力墻的截面高度較大,在計(jì)算位移時(shí)應(yīng)考慮剪切變形的影響。同時(shí),當(dāng)墻面開(kāi)有很小的洞口時(shí),尚應(yīng)考慮洞口對(duì)位移增大的影響。,1、在水平荷載作用下,整截面墻考慮彎曲變形和剪切變形的頂點(diǎn)位移計(jì)算公式,注考慮剪切變形的位移,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,例在水平均布荷載作用下,整截面墻考慮彎曲變形和剪切變形的頂點(diǎn)位移及等效剛度,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、將式(631)代入式(621),則可得到整截面墻的等效剛度計(jì)算公式為,,63整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,3、引入等效剛度EIEQ,可把剪切變形與彎曲變形綜合成彎曲變形的表達(dá)形式,則式(631)可進(jìn)一步寫(xiě)成下列形式,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算雙肢墻由連梁將兩墻肢聯(lián)結(jié)在一起,且墻肢的剛度一般比連梁的剛度大較多,相當(dāng)于柱梁剛度比很大的一種框架,屬于高次超靜定結(jié)構(gòu),可采用連梁連續(xù)化的分析法。,62剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,641基本假定1)每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿。2)忽略連梁軸向變形,兩墻肢同一標(biāo)高水平位移相等。轉(zhuǎn)角和曲率亦相同。3)每層連梁的反彎點(diǎn)在梁的跨度中央。4)沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變。當(dāng)有變化時(shí),可取幾何平均值。,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,642微分方程的建立1、第一步根據(jù)基本體系在連梁切口處的變形連續(xù)條件,建立微分方程將連續(xù)化后的連梁沿反彎點(diǎn)處切開(kāi),可得力法求解時(shí)的基本體系。切開(kāi)后的截面上有剪力集度ΤZ和軸力集度ΣZ,取ΤZ為多余未知力。根據(jù)變形連續(xù)條件,切口處沿未知力ΤZ方向上的相對(duì)位移應(yīng)為零,建立微分方程。,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,(1)由于墻肢彎曲變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移,當(dāng)墻肢發(fā)生剪切變形時(shí),只在墻肢的上、下截面產(chǎn)生相對(duì)水平錯(cuò)動(dòng),此錯(cuò)動(dòng)不會(huì)使連梁切口處產(chǎn)生相對(duì)豎向位移,即由墻肢剪切變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移為零。,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2)墻肢軸向變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移,基本體系在切口處剪力作用下,自?xún)蓧χ字罿截面處的軸向變形差為切口所產(chǎn)生的相對(duì)位移。,,計(jì)算截面,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,Z截面處的軸力在數(shù)量上等于(H?Z高度范圍)內(nèi)切口處的剪力之和,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,3)連梁彎曲和剪切變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移,由于連梁切口處剪力ΤZ作用,使連梁產(chǎn)生彎曲和剪切變形,在切口處所產(chǎn)生的相對(duì)位移為,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,,(連梁切口處的變形連續(xù)條件),,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、第二步引入補(bǔ)充條件,求,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,,,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,3、第三步微分方程的簡(jiǎn)化,,雙肢墻的基本微分方程,,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,4、第四步引入約束彎矩表述的微分方程,,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,643微分方程的求解,1、二階常系數(shù)非齊次線(xiàn)性微分方程求解,,注推導(dǎo)一個(gè)例子,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、根據(jù)邊界條件、彎矩和曲率的關(guān)系計(jì)算,,注是否可以采用切口水平相對(duì)位移為零,進(jìn)行求解,,,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,644內(nèi)力計(jì)算,如將線(xiàn)約束彎矩M1Ξ、M2Ξ分別施加在兩墻肢上,則剛結(jié)連桿可變換成鉸結(jié)連桿(此處忽略了ΤΞ對(duì)墻肢軸力的影響)。鉸結(jié)連桿只能保證兩墻肢位移相等并傳遞軸力,即兩墻肢獨(dú)立工作,可按獨(dú)立懸臂梁分析;其整體工作通過(guò)約束彎矩考慮。,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,1、連梁內(nèi)力,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、墻肢內(nèi)力,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,645位移和等效剛度,1、位移(考慮墻肢彎曲變形和剪切變形的影響),,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、等效剛度,64雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,646雙肢墻內(nèi)力和位移分布特點(diǎn),雙肢墻內(nèi)力和位移分布具有下述特點(diǎn),65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,多肢墻分析方法的基本假定和基本體系的取法均與雙肢墻類(lèi)似;其微分方程表達(dá)式與雙肢墻相同,其解與雙肢墻的表達(dá)式完全一樣,即式(6424),只是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計(jì)算。,65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,651微分方程的建立和求解,計(jì)算步驟1)M排連梁,M1肢墻;2)未知量各列連梁的中點(diǎn)切口處的剪力或約束彎矩3)協(xié)調(diào)方程各組連梁的中點(diǎn)切口處的相對(duì)位移為零;4)建立M組協(xié)調(diào)方程,相疊加后可建立與雙肢墻完全相同的微分方程,其解與雙肢墻的表達(dá)式完全一樣,只是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計(jì)算;5)連梁約束彎矩的分配連梁剛度大,分配的約束彎矩大,反之,減??;6)考慮水平位置的影響,靠近墻中部的連梁剪應(yīng)較大。,65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,注多肢墻的計(jì)算參數(shù),注多肢墻的約束彎矩分配系數(shù),,,65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,652約束彎矩分配系數(shù),1、約束彎矩分配系數(shù),,65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、影響因素,2)多肢墻的整體工作系數(shù)Α,1)各列連梁的剛度系數(shù),65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,,3)連梁的位置,65多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,3、分配系數(shù)的計(jì)算,,653內(nèi)力計(jì)算,654位移和等效剛度,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,在水平荷載作用下,整體小開(kāi)口墻同整截面墻一樣,仍可按照材料力學(xué)中的有關(guān)公式進(jìn)行內(nèi)力和位移的計(jì)算,但其值要進(jìn)行一定的修正。,,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,661整體彎曲和局部彎曲分析,1、墻肢的彎矩墻肢截面上的正應(yīng)力可看作由兩部分組成,一是剪力墻作為整體懸臂墻產(chǎn)生的正應(yīng)力,稱(chēng)為整體彎曲應(yīng)力;另一是墻肢作為獨(dú)立懸臂墻產(chǎn)生的正應(yīng)力,稱(chēng)為局部彎曲應(yīng)力。,若整體彎曲應(yīng)力的彎矩占總彎矩MPΞ的百分比為K,局部彎曲應(yīng)力的彎矩占總彎矩MPΞ的百分比為1?K,則可將墻肢的彎矩寫(xiě)為如下形式,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、整體彎曲系數(shù)K令式(661)與式(6514)兩式中的墻肢彎矩相等,可得,,,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,影響K值的主要因素為整體工作系數(shù)Α1)當(dāng)Α值較小時(shí),各截面的K值均很小,則墻肢的局部彎曲應(yīng)力較大。因Α值較小,表示連梁剛度較小,墻肢中彎矩較大而軸力較小,接近獨(dú)立懸臂墻的受力情況。2)當(dāng)Α值增大時(shí),K值也增大,表示連梁的相對(duì)剛度增大,對(duì)墻肢的約束彎矩也增大,此時(shí)墻肢中的彎矩減小而軸力加大。3)當(dāng)Α10時(shí),K值趨近于1,表示墻肢彎矩以整體彎曲成分為主。,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,662整體小開(kāi)口墻內(nèi)力和位移的實(shí)用計(jì)算,1、內(nèi)力先將整體小開(kāi)口墻視為一個(gè)上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件,計(jì)算出標(biāo)高Z處(第I樓層)的總彎矩MI和總剪力VI,再計(jì)算各墻肢的內(nèi)力。,1)墻肢的彎矩,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,3)墻肢的軸力由于局部彎曲并不在各墻肢中產(chǎn)生軸力,故各墻肢的軸力等于整體彎曲在各墻肢中所產(chǎn)生正應(yīng)力的合力,即,2)墻肢的剪力,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,4)連梁內(nèi)力,66整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、位移和等效剛度,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算由于墻肢和連梁的截面高度較大,節(jié)點(diǎn)區(qū)也較大,故計(jì)算時(shí)應(yīng)將節(jié)點(diǎn)視為墻肢和連梁的剛域,按帶剛域的框架(即壁式框架)進(jìn)行分析。,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,671計(jì)算簡(jiǎn)圖,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,672帶剛域桿件的等效剛度壁式框架與一般框架的區(qū)別1)梁柱桿端均有剛域,從而使桿件的剛度增大;2)梁柱截面高度較大,需考慮桿件剪切變形的影響。,1、無(wú)剛域桿件且不考慮剪切變形的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度轉(zhuǎn)動(dòng)剛度當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角Θ1時(shí),所需的桿端彎矩。,,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、無(wú)剛域桿件但考慮剪切變形的剛度轉(zhuǎn)動(dòng)剛度當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角Θ1時(shí),所需的桿端彎矩。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,3、帶剛域桿件且考慮剪切變形的剛度轉(zhuǎn)動(dòng)剛度帶剛域桿件,當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角Θ1時(shí)所需的桿端彎矩。,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知,當(dāng)AB桿件兩端發(fā)生轉(zhuǎn)角1Φ時(shí),考慮桿件剪切變形后的桿端彎矩為,,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,桿端的約束彎矩,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,4、帶剛域桿件的等效剛度為簡(jiǎn)化計(jì)算,可將帶剛域桿件用一個(gè)具有相同長(zhǎng)度L的等截面受彎構(gòu)件來(lái)代替,如圖672(D)所示,使兩者具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度,即,,,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,673內(nèi)力和位移計(jì)算將帶剛域桿件轉(zhuǎn)換為具有等效剛度的等截面桿件后,可采用D值法進(jìn)行壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算。,1、帶剛域柱的側(cè)移剛度D值,,67壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算,2、帶剛域柱反彎點(diǎn)高度比的修正,注壁式框架在水平荷載作用下內(nèi)力和位移計(jì)算的步驟與一般框架結(jié)構(gòu)完全相同,詳見(jiàn)第5章。,帶剛域柱(圖673)應(yīng)考慮柱下端剛域長(zhǎng)度AH,其反彎點(diǎn)高度比應(yīng)按下式確定,68剪力墻分類(lèi)的判別,68剪力墻分類(lèi)的判別681剪力墻的受力特點(diǎn),由于各類(lèi)剪力墻洞口大小、位置及數(shù)量的不同,在水平荷載作用下其受力特點(diǎn)也不同。這主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)一是各墻肢截面上的正應(yīng)力分布;二是沿墻肢高度方向上彎矩的變化規(guī)律。,68剪力墻分類(lèi)的判別,(1)整截面墻如同豎向懸臂構(gòu)件,截面正應(yīng)力呈直線(xiàn)分布,沿墻的高度方向彎矩圖既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點(diǎn),變形曲線(xiàn)以彎曲型為主。(2)獨(dú)立懸臂墻是指墻面洞口很大,連梁剛度很小,墻肢的剛度又相對(duì)較大時(shí),即Α值很?。é ?)的剪力墻。每個(gè)墻肢相當(dāng)于一個(gè)懸臂墻,墻肢軸力為零,各墻肢自身截面上的正應(yīng)力呈直線(xiàn)分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無(wú)反彎點(diǎn),變形曲線(xiàn)以彎曲型為主。,68剪力墻分類(lèi)的判別,(3)整體小開(kāi)口墻的洞口較小,Α值很大,墻的整體性很好。水平荷載產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的軸力負(fù)擔(dān),墻肢彎矩較小,彎矩圖有突變,但基本上無(wú)反彎點(diǎn),截面正應(yīng)力接近于直線(xiàn)分布,變形曲線(xiàn)仍以彎曲型為主,如圖681(C)所示。(4)雙肢墻(聯(lián)肢墻)介于整體小開(kāi)口墻和獨(dú)立懸臂墻之間,連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用,僅在一些樓層,墻肢局部彎矩較大,整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線(xiàn)分布,變形曲線(xiàn)為彎曲型,如圖681(D)所示。,68剪力墻分類(lèi)的判別,(5)壁式框架是指洞口較寬,連梁與墻肢的截面彎曲剛度接近,墻肢中彎矩與框架柱相似,其彎矩圖不僅在樓層處有突變,而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點(diǎn),變形曲線(xiàn)呈整體剪切型。注由于連梁對(duì)墻肢的約束作用,使墻肢彎矩產(chǎn)生突變,突變值的大小主要取決于連梁與墻肢的相對(duì)剛度比。,68剪力墻分類(lèi)的判別,682剪力墻分類(lèi)的判別一個(gè)是各墻肢間的整體性,由剪力墻的整體工作系數(shù)Α來(lái)反映;一個(gè)是沿墻肢高度方向是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn),出現(xiàn)反彎點(diǎn)的層數(shù)越多,其受力性能越接近于壁式框架。1、剪力墻的整體性ΑΑ值的大小反映了連梁對(duì)墻肢約束作用的程度,對(duì)剪力墻的受力特點(diǎn)影響很大,因此可利用Α值作為剪力墻分類(lèi)的判別準(zhǔn)則之一。,注四個(gè)參數(shù)的物理意義,,D為連梁的剛度,S為雙肢墻中一個(gè)墻肢對(duì)組合截面形心軸的面積矩(反映洞口大?。?Α1為連梁與墻肢剛度比,Α為剪力墻的整體工作系數(shù),68剪力墻分類(lèi)的判別,,D為連梁的剛度,68剪力墻分類(lèi)的判別,,,S為雙肢墻中一個(gè)墻肢對(duì)組合截面形心軸的面積矩(反映洞口大?。?68剪力墻分類(lèi)的判別,,,,,68剪力墻分類(lèi)的判別,,注,68剪力墻分類(lèi)的判別,注Α值越大,表明連梁的相對(duì)剛度越大,墻肢剛度相對(duì)較小,連梁對(duì)墻肢的約束作用也較大,墻的整體工作性能好,接近于整截面墻或整體小開(kāi)口墻。,,反映了連梁與墻肢剛度比的影響,即洞口大小的影響;,反映了洞口寬窄的影響,即洞口形狀的影響。,68剪力墻分類(lèi)的判別,2、墻肢慣性矩比IN/I,1)壁式框架與整截面墻或整體小開(kāi)口墻都有很大的Α值,但二者受力特點(diǎn)完全不同。所以,除根據(jù)Α值進(jìn)行剪力墻分類(lèi)判別外,還應(yīng)判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。2)IN/I值反映了剪力墻截面削弱的程度。IN/I值大,說(shuō)明截面削弱較多,洞口較寬,墻肢相對(duì)較弱。因此,當(dāng)IN/I增大到某一值時(shí),墻肢表現(xiàn)出框架柱的受力特點(diǎn),即沿高度方向出現(xiàn)反彎點(diǎn)。因此,通常將IN/I值作為剪力墻分類(lèi)的第二個(gè)判別準(zhǔn)則。注判別墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)IN/I的界限值用Ζ表示,Ζ值與Α和層數(shù)N有關(guān),可按表681查得。,68剪力墻分類(lèi)的判別,682剪力墻分類(lèi)的判別3、剪力墻分類(lèi)判別式,
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