多高层建筑结构设计第4章 剪力墙结构简化计算ppt课件

1、 第4章 剪力墙构造简化计算 4.1 概述 4.1.1 根本假定 两项根本假定： 楼板在其本身平面内刚度很大，可视为刚度无穷大的刚性楼板；而在平面外，那么由于刚度很小，可忽略不计。 各榀剪力墙在其本身平面内的刚度很大，而相对来说，在其平面外的刚度很小，可忽略不计。 4.1.2 程度荷载在各片剪力墙之间的分配 图4-1 4.1.3 剪力墙的分类、受力特点及计算方法 (1)整体墙 (2)小开口墙 (3)联肢墙 (4)壁式框架 (5)框支剪力墙 最常用的计算方法 1)延续连杆法 2)带刚域框架方法 3)有限元和有限条法图4-2图4-3图4-4图4-5 4.2 整体墙计算 4.2.1 计算要点 整体墙

2、的受力性能好像一个竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定。 4.2.2 内力计算 整体墙的内力可按上端自在、下端固定的悬臂构件，用资料力学公式计算。图4-6 4.2.3 位移计算 当均布荷载作用时： 当倒三角形荷载作用时： 当集中荷载作用于墙顶时： 顶点程度位移 EIeq分别为 实践上，三式差别并不大，可近似取平均值 4.3 小开口墙计算 4.3.1 计算要点 小开口剪力墙在程度荷载作用下的受力性能接近整体剪力墙，其截面在受力后根本坚持平面，正应力分布图形也大体上坚持直线分布，各墙肢中仅有少量的部分弯矩；沿墙肢高度方向，大部分楼层中的墙肢没有反弯点。 4.3.2 内力计算 (1)第j墙肢的弯矩

3、第j墙肢的整体弯矩： 第j墙肢的部分弯矩 第j墙肢的全部弯矩图4-7图4-8 (2)第j墙肢的剪力 对底层，墙肢剪力按墙肢截面积分配： 近似方法计算： (3)第j墙肢的轴力 剪力墙总弯矩的平衡条件 4.3.3 位移计算 计算等效抗弯刚度EIeq时，IW及AW需按下式修正 附加的部分弯矩 该墙肢的弯矩 4.4 联肢墙计算 4.4.1 计算要点 联肢墙由于门窗洞口尺寸较大，墙截面上的正应力不再成直线分布，其受力和变形发生了变化，墙肢的线刚度比连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较显著，仅在少数层内墙肢出现反弯点，故需采用相应方法分析。 4.4.2 延续连杆法计算双肢墙 (1

4、)延续连杆法的根本假定 将每一楼层处的连梁简化为在整个楼层高度上的延续连杆。 假定两肢墙在同一标高处程度位移相等，即忽略连梁轴向变形对程度位移的影响。 假定在同一标高处，两肢墙的转角和曲率都相等。 假定各连梁的反弯点均在跨中。 沿墙高方向层高h，墙肢惯性矩I1、I2及截面积A1、A2，连梁截面惯性矩Ib和截面积Ab均为常数。 计算简图如图4-10b)所示。根本体系如图4-10c)所示。沿连梁的反弯点处切开，构成静定的悬臂墙。取连梁切口处的内力(x)(剪力)为多余未知力；变形延续条件是连梁切口处沿未知力(x)方向的相对位移应等于零。图4-10 (2)建立根本微分方程 墙肢弯曲变形产生的相对位移1

5、 墙肢剪切变形产生的相对位移2 墙肢轴向变形产生的相对位移3图4-11 连梁的弯曲和剪切变形产生的相对位移4 连梁变曲产生的相对位移： 连梁剪切变形产生的相对位移： 连梁弯曲和剪切变形引起的相对位移 根据变形协调条件，切口处竖向相对位移为零， 墙肢内力与其剪切变形2的关系 为方便求解，令 式(4-22b)双肢墙的根本微分方程。 (3)根本方程的解 式(4-22b)的解()齐次方程的通解 特解 边境条件1：当z=0，=0，即墙顶位置， 弯矩为0，因此 。 边境条件2：当z=H, =1，墙底弯曲转角为0，而且在墙底截面即固定端，轴向变形引起的相对位移也为0。 (4)双肢剪力墙的顶点侧移和等效抗弯刚

6、度 顶点侧移 根据墙肢内力与其弯曲变形1和剪切变形2的关系： 剪力墙的侧移 顶点(=1)侧移 等效抗弯刚度 等效悬臂杆件在三种程度荷载作用下的顶点侧移 (5)双肢墙的内力计算 第i层连梁剪力 第i层连梁端部弯矩 第i层第j墙肢的轴力 第i层第j墙肢的弯矩 第i层第j墙肢的剪力 近似按思索弯曲和剪切变形之后j墙肢的折算惯性矩I0j进展分配： (6)双肢墙内力位移分布特点 双肢墙的侧移曲线呈弯曲型。值愈大，墙的刚度愈大，侧移越小。 连梁的剪力分布特点：剪力最大(也是弯矩最大)的连梁不在底层，它的位置及大小将随值改动。当值增大时，连梁剪力加大，剪力最大的梁向下移。图4-12 墙肢的轴力与值有关。因墙

7、肢轴力即为该截面以上一切连梁剪力之和，当值增大时，连梁剪力加大，墙肢轴力也必然加大。 墙肢的弯矩也与值有关。值越大，墙肢弯矩越小。 4.4.3 多肢墙计算要点 (1)微分方程 墙肢轴向变形产生的位移：图4-15图4-16 连梁弯曲剪切变形产生的位移： 式(4-37)为多肢墙的总微分方程 (2)微分方程的解 (3)参数计算 1)约束弯矩分配系数j 2)轴向变形影响系数T (4)顶点位移和等效抗弯刚度 多肢剪力墙的顶点侧移和等效抗弯刚度： 4.5 壁式框架计算 4.5.1 计算简图 框架轴线 刚域长度取法 梁刚域长度： 柱刚域长度：图4-17 壁式框架计算简图图4-18 4.5.2 内力计算 (1)带刚域杆思索剪切变形后D值的修正 弦转角 杆端弯矩： 杆端剪力：图4-19 带刚域杆件的转角图4-20 杆件内力 杆AB端弯矩为： 式中c值的计算公式见表4-7。 (2)带刚域杆思索剪切变形后反弯点高度比的修正 查表时留意梁柱刚度比K要用K替代，K用下式计算：图4-21 壁柱反弯点位置 4.6 各类