剪力墙结构近似计算方法ppt课件

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1、剪力墙构造近似计算方法内容剪力墙的类型和计算假定及方法整体墙的近似计算方法整体小开口墙的近似计算方法联肢墙的近似计算方法壁式框架的近似计算方法剪力墙的类型和计算假定及方法剪力墙的类型整体墙整体小开口墙联肢剪力墙壁式框架不规那么开洞墙 二、整体墙 整体墙：可忽略洞口对墙体的影响的剪力墙 无洞口的剪力墙 剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超越墙面子积的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 特点：在程度力作用下截面仍坚持平面，正应力呈线性分布整体墙 三、整体小开口墙 连梁刚度大，整体性好，洞口面积超越墙面子积的15 在程度荷载作用下，产生整体墙弯曲应力和墙肢部分弯曲应力

2、墙肢以整体墙弯曲为主，部分弯矩不超越墙体整体弯矩的15 截面变形仍接近于线性分布 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整体小开口墙整体小开口墙 四、联肢剪力墙 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 开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙 当开有多列洞口时称之为多肢墙 剪力墙的截面变形不再符合平截面的假定 墙肢以整体墙弯曲为主 墙肢弯矩在少数楼层有反弯点 整片墙仍以弯曲变形为主联肢墙 五、壁式框架 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

3、力墙称为壁式框架 墙肢弯矩在大多数楼层有反弯点 整片墙以剪切变形为主壁式框架 六、不规那么开洞墙 洞口尺寸较大，且陈列不规那么的剪力墙 不能简化成平面杆系构造计算，而应采用平面有限元方法关于各类剪力墙划分判别式的讨论mjbjjbjmjjlaIIhTH13211 12v连梁的转动刚度越大，对墙肢的约束作用也越大。v值实践上反映了连梁与墙肢刚度间的比例关系，表达了墙的整体性。当洞口很大，连梁的刚度很小，墙肢的刚度又相对较大时，值即较小(两个独立的悬臂墙)。当洞口很小，连梁的刚度很大，墙肢的刚度又相对较小时，值那么较大(整体悬臂墙)。当连梁、墙肢的刚度或值介于上述两种情况之间时，独立悬臂墙与整体悬臂

4、墙两者都在起作用。(1)(1)整体参数整体参数和和计算方法的关系：计算方法的关系：v根据整体参数根据整体参数的不同，可以分为不同类型的墙的不同，可以分为不同类型的墙:当 1时，可不思索连梁的约束作用，各墙分别按单肢剪力墙计算当10时，连梁的约束作用曾经很强，可以按整体小开口墙计算当110时，按双肢墙计算(2)(2)墙肢惯性矩比墙肢惯性矩比T=IA/IT=IA/I和计算方法的关和计算方法的关系系v对很大的情况，前面归结为趋向组合整体墙。假设孔洞很大，但梁柱刚度比很大(扁洞)，此时也很大，这时构造整体性也很强，但已具有框架的特点了(多数层中弯矩图有反弯点，其变形以剪切型为主)。v墙肢能否出现反弯点

5、，与墙肢惯性矩的比值IAI、整体参数、层数N等多种要素有关。式中：IA扣除墙肢惯性矩后的组合截面惯性矩。IA=I(I1+I2)=Aiy2iv综合以上两方面的要素，对各类墙及其算法的划分条件为：当满足10，T=IA/IZ时(相应的物理概念为：整体性很强，墙肢不出现反弯点)，可按整体小开口墙计算。当满足Z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。计算假定n 楼盖构造在其本身平面内的刚度为无限大n 各片剪力墙在其本身平面内刚度很大，在平面外的刚度很小，可忽略不计n 剪力墙翼缘的有效宽度的思索n 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表表5

6、51 1表表5-1 5-1 剪力墙有效翼缘宽度剪力墙有效翼缘宽度fb 剪力分配 程度荷载在各片剪力墙之间的分配：按各片剪力墙的等效刚度进展分配 第i层第j片墙的剪力为pimieqjieqjiijVIEIEV1剪力墙计算简图剪力墙的内力分析方法延续化方法延续化方法联肢墙联肢墙 构造力学分析法构造力学分析法壁式框架壁式框架弹性实际弹性实际各种复杂几何外形的墙各种复杂几何外形的墙体体有限元法、有限条法有限元法、有限条法资料力学分析法资料力学分析法整体墙、小开口剪整体墙、小开口剪力墙力墙 整体墙的近似计算方法 一、整体墙的判别条件 洞口的面积不超越墙面子积的15；且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于

7、洞孔长边尺寸 二、内力计算 整体墙不开窗洞或开洞很小，在程度荷载作用下，用资料力学中整截面悬臂梁的内力及变形公式进展计算 三、位移计算 除弯曲变形外，宜思索剪切变形的影响u=um+uv 思索洞口对墙的横截面及刚度的减弱v等效截面面积等效截面面积AwAw：v组合截面惯性矩组合截面惯性矩Iw Iw：取无洞口截面面积A乘以洞口减弱系数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。整体墙计算简图HHHppPdxGAVVdxEIMMdxEANNuH H/4 4 P P=1 1H HqqH2/2qH32612131qHHqH22121qHHqHH H/4 4H43HMpVpMV1以均布荷载为例，用

8、图乘法得：以均布荷载为例，用图乘法得：)41(81)41(81218112143611230242422HGAEIEIHVHGAEIEIqHGAqHEIqHqHGAHqHEIuwwwwwwwwWwv位移计算：位移计算：v在3种常用程度荷载下，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，那么上式可写成：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方式表达，所得到得折算刚度。写成：四、程度荷载分配 当有多片墙共同接受程度荷载时，总程度荷载也是按各片墙的等效刚度比例分配给各片墙，即pjmieqi

9、ieqiijiVIEIEV1某高层剪力墙构造中的一单肢实体墙，高度某高层剪力墙构造中的一单肢实体墙，高度H=33m，全高截面相等，混凝土强度等级为，全高截面相等，混凝土强度等级为C25(Ec=2.8104 N/mm2)，墙肢截面惯性距，墙肢截面惯性距Iw=4.2m4，矩形截面面积，矩形截面面积Aw1.5m2，试计算该，试计算该墙肢的等效刚度墙肢的等效刚度EIeq。整体小开口墙的计算一、内力计算墙肢弯矩墙肢轴力墙肢剪力连梁剪力由上下层墙肢的轴力差计算jjijijIIMIIMM15.085.0IyAMNjjij85.0)(2jjjjijIIAAVV二、顶点位移计算思索洞口的减弱作用，放大1.2倍)

10、31(32.1)64.31(60112.1)41(82.12324max24GAHEIEIPHGAHEIEIHqGAHEIEIqH均布荷载倒三角形分布荷载顶部集中荷载联肢墙的计算 一、联(双)肢墙的特点 洞口把墙划分成两个墙肢，及上下洞口间的连梁 墙肢刚度大于连梁刚度 在程度荷载作用下，墙肢产生弯曲变形、剪切变形、轴向变形，但以弯曲变形为主 各墙肢以部分弯曲为主，整片墙截面上的应力分布不是直线双肢墙和应力分布 二、联(双)肢墙的计算方法及假定 1.计算方法 门窗洞口在剪力墙中陈列都很整齐的剪力墙，可划分为许多墙肢和连梁，将连梁看成墙肢间的连杆 延续连杆法将连梁沿墙离散为均匀分布的延续连杆，连梁

11、的作用可以用沿高度均匀分布的延续弹性薄片替代，用微分方程求解，这种方法也称为延续化方法 2.延续连杆法的根本假定 连梁的延续化假设：将每一楼层处的连梁简化为均布在整个楼层高度上的延续连杆为了建立微分方程 连梁的轴向变形忽略不计：两肢墙的程度位移一样 两墙肢的变形曲线一样：即同一标高处、两肢墙的转角和曲率相等 连梁的反弯点在梁的跨中 连梁和墙肢思索弯曲和剪切变形；墙肢还应思索轴向变形的影响 层高h和惯性矩Il、I2、Ib及面积A1、A2、Ab等参数，沿高度均为常数 三、力法方程的建立及其解1、连梁切口处沿(x)方向的位移由墙肢弯曲变形产生的相对位移1(x)v由根本假定可知：1m=2m=m，由弯曲

12、变形使切口处产生的相对位移为：dxdycxcxmm2)(2)(1由墙肢轴向变形所产生的相对位移2(x)v在程度荷载作用下，一个墙肢受拉，另一个墙肢受压，墙肢轴向变形将使连梁切口处产生相对位移 HxxdxxAAEx)(111)(0212由连梁弯曲和剪切变形所产生的相对位移3(x)v把连梁看成端部作用力为(x)dx的悬臂梁2333313)(2)(23)(2)(GaAEIEIahxGAhaxEIahxxbbbbb0333)(2)(bEIhaxx得2031GaAEIIIbbbb 令连梁的折算惯性矩2220bhaaa连梁计算跨度：连梁弯曲及剪切变形 2、变形协调方程v连梁切口处相对位移：(x)=1(x)

13、+2(x)+3(x)=0 得：032111203021 bHxxmEIhaxdxdxxAAEc 3、微分方程v将上式对x微分两次得：03211120321 xEIhaxAAEcbm)(2)(21)(0cTVmcHx 则令)(2)(cm连梁对墙肢的约束弯矩，即单位墙高上连梁剪力对两墙肢弯矩之和。v双肢墙的根本微分方程为：双肢墙的根本微分方程为：（顶部集中力）（均布荷载）倒三角形荷载）22222()1(1)()(v利用边境条件求解()，()与荷载方式、截面位置、整体参数有关V0双肢墙底部总剪力IyAIIITsiiisii11211T轴向变形影响参数：32021)(6acIIIhTHb 整体参数：2

14、075.01ahIIbbbv多肢墙也可以采用延续连杆法求解，根本假定和多肢墙也可以采用延续连杆法求解，根本假定和根本体系的取法都和双肢墙类似。有根本体系的取法都和双肢墙类似。有 m列洞口列洞口,m+1个墙肢的剪力墙。个墙肢的剪力墙。v整体系数整体系数：mjbjjbjmjjlaIIhTH13211 12 四、双肢墙的内力及位移计算(1)由几何特性计算整体参数值及I0b。(3)求该层设为j层连梁的内力：(2)在指定楼层已定，由荷载方式、值查表得()v楼层剪应力：)(2)(0cTVjv梁端剪力：hVjbj)(v连梁端部弯矩：aVMbjbj(4)求j层墙肢的内力：22212121AyAyIIII剪力墙

15、截面总惯性矩：k与荷载方式、整体系数、有关的系数v墙肢弯矩和轴力由连梁内力Vbj、Mbj确定 IAykMNIIMkIIkMMiipiiipipi1pjjpjjVIIIVVIIIV02010220201011Ii0 墙肢思索剪切变形后的折算惯性矩。)21(12120，ihGAEIIIiiiiv 墙肢的剪力可将外荷载产生的剪力Vpj按思索弯曲和剪切变形后的墙肢刚度进展分配求得。墙肢轴力：为j层以上连梁剪力之和。njkbkjjjVNNN一边为拉，一边为压）(21M M1 1j jM Mp pj jN N2 2j jN N1 1j jM M2 2j j2 2c cv 墙肢弯矩：v 如图：M1j+M2j

16、=Mpj-Nj.2c=Mj这里 mk=mk().hk将Mj按刚度分配给两墙肢：jjjjMIIIMMIIIM21222111求墙肢轴力和墙肢弯矩的其它方法：五、双肢墙的位移与等效刚度v肢墙的位移：与荷载方式和有关的系数，可由荷载方式和查表得。2墙肢剪切变形影响系数：iiAGHIE22 五、双肢墙的内力及变形特点 双肢墙的侧移曲线呈弯曲型。值愈大，墙的刚度愈大，侧移减小 连梁剪力最大(也是弯矩最大)位置不在底层，当值增大时，连梁剪力加大，剪力最大的梁向下移 墙肢的轴力与值有关，当值增大时，连梁剪力加大，墙肢轴力也加大 墙肢的弯矩也与值有关，值愈大，墙肢弯矩愈小壁式框架的近似计算 简化为带刚域节点处的框架进展计算 可按D值法进展计算 和普通框架相比，做三点修正：思索剪切变形 D值 反弯点高度课程终了，谢谢听讲！高层建筑构造设计高层建筑构造设计湖北工业大学土木工程与建筑学院