第二章剪力墙结构设计学习教案

1、会计学1第二章剪力墙结构设计第二章剪力墙结构设计第一页，共95页。xiiyxjyj第1页/共95页第二页，共95页。yxl第2页/共95页第三页，共95页。特点：特点：对于双肢剪力墙，由两个墙肢和上下洞口间的各层连梁组成。对于双肢剪力墙，由两个墙肢和上下洞口间的各层连梁组成。在水平在水平(shupng)力作用下，与悬臂梁相似，设力作用下，与悬臂梁相似，设x 截面处的弯矩截面处的弯矩为为M，则由平衡条件知：，则由平衡条件知：12()MMMNa12MM式中：，墙肢1、2单独承担的弯矩，称为墙肢的局部弯矩。Na由两个墙肢整体工作的组合截面所承担的弯矩，称为墙肢的整体弯矩；其中，N为墙肢的轴向力，一肢

2、受压，一肢受拉，a为两墙肢形心线间的距离。剪力墙的受力特点aHhhaV1V2N1N2M2M1A1A2aa2a1第3页/共95页第四页，共95页。在连梁的跨中截开,并设该处连梁弯矩为零,由平衡条件:V1N1M1a1VbinibiVN1截面以上连梁的数目。；层连梁的跨中竖向剪力截面以上式中xnixVbi 第i 层连梁对两个墙肢产生的总约束弯矩；x 截面以上所有连梁对墙肢约束弯矩的总和。 V)a (aVaanibibi12121 )( 式中式中Vaa Nanibi121)( 并有并有第4页/共95页第五页，共95页。1）任意）任意(rny)截面截面x的弯矩的弯矩M是由局部弯矩（是由局部弯矩（M1M2

3、）和整体）和整体弯矩弯矩Na 两部分组成的。整体弯矩大，局部弯矩就小；两部分组成的。整体弯矩大，局部弯矩就小；2）任一截面）任一截面x 上的整体弯矩等于该截面以上所有连梁约束弯矩上的整体弯矩等于该截面以上所有连梁约束弯矩的总和，整体弯矩是由连梁提供的；的总和，整体弯矩是由连梁提供的；3）任一截面）任一截面x 上墙肢的轴向力等于该截面以上所有连梁竖向剪上墙肢的轴向力等于该截面以上所有连梁竖向剪力的总和。力的总和。 整体弯矩越大，说明两个墙肢共同工作的程度越大，越接近整体弯矩越大，说明两个墙肢共同工作的程度越大，越接近于整体墙。所以整体弯矩的大小反映了墙肢之间协同工作的程于整体墙。所以整体弯矩的大

4、小反映了墙肢之间协同工作的程度，这种程度称为剪力墙的整体性。因为整体弯矩是由连梁对度，这种程度称为剪力墙的整体性。因为整体弯矩是由连梁对墙肢的约束提供的，而连梁的刚度与洞口的大小有关，所以剪墙肢的约束提供的，而连梁的刚度与洞口的大小有关，所以剪力墙的受力特点与洞口的大小和形状有关。力墙的受力特点与洞口的大小和形状有关。12()MMMNanibiVN1Vaa Nanibi121)( 第5页/共95页第六页，共95页。 4.剪力墙的分类剪力墙的分类 剪力墙在水平剪力墙在水平(shupng)荷载作用下，内力分荷载作用下，内力分布情况和变形状态与其所开洞口的大小、数量和布情况和变形状态与其所开洞口的大

5、小、数量和位置有直接关系，在近似计算中，可将剪力墙分位置有直接关系，在近似计算中，可将剪力墙分为以下四类：为以下四类： 墙体洞口大小 ： 影响(yngxing)墙体的受力变形性能 整体小开口墙联肢剪力墙壁式框架第6页/共95页第七页，共95页。 具体(jt)分类的方法 在后续讲解第7页/共95页第八页，共95页。第8页/共95页第九页，共95页。第9页/共95页第十页，共95页。hb第10页/共95页第十一页，共95页。第11页/共95页第十二页，共95页。第12页/共95页第十三页，共95页。hMin(b+12h, s1/2+s2/2)s1s2四者的最小值四者的最小值第13页/共95页第十四

6、页，共95页。第14页/共95页第十五页，共95页。16. 0fopAA6第15页/共95页第十六页，共95页。220qHM qHV0Hqq第16页/共95页第十七页，共95页。fopAA25. 110opAfAAAAw0A第17页/共95页第十八页，共95页。eEIHVu3081eEIHVu306011eEIHVu3031eEI第18页/共95页第十九页，共95页。dsGAVVdsEANNdsEIMMPPPip111?eqEIeqEIHV3081AGIEw ,已知已知 ：HqEIHVu3081n不考虑剪切变形影响不考虑剪切变形影响n考虑剪切变形考虑剪切变形(bin xng)影响影响第19页/

7、共95页第二十页，共95页。)64. 31 (2wwWeGAHEIEIEI)41 (2wwweGAHEIEIEI)31 (2wwweGAHEIEIEI 倒三角形分布荷载 均布荷载 顶部集中荷载wI2 . 1iiiwhhII 取有洞口和无洞口墙体惯性矩 的加权平均值 剪应力不均匀系数 矩形截面 I形截面为截面全面积腹板面积第20页/共95页第二十一页，共95页。 ,111dsGAVVdsEANNdsEIMMPPPipHqEIHVm830eEIHV830?eEIGAHVqHGAdsGAVVpv212021第21页/共95页第二十二页，共95页。第22页/共95页第二十三页，共95页。第23页/共9

8、5页第二十四页，共95页。1y2y1I2I墙肢内力墙肢内力(nil)pMpV外荷载产生的内力外荷载产生的内力 、 材力公式计算材力公式计算jjpjAyIMN85.0墙肢轴力墙肢轴力 jjpjpjIIMIIMM15. 085. 0 墙肢弯矩墙肢弯矩 pjjjjjVIIAAV21墙肢剪力墙肢剪力jI2jjjyAIIjyjj ： 墙肢惯性矩墙肢惯性矩 组合截面对形心轴的惯性矩组合截面对形心轴的惯性矩 ： 墙肢对组合截面对形心轴距离墙肢对组合截面对形心轴距离第24页/共95页第二十五页，共95页。eEIHVu30812 . 1eEIHVu3060112 . 1eEIHVu30312 . 1eEI第25

9、页/共95页第二十六页，共95页。0hjjjMMM 0jjVhM20jM0jM 按材料力学方法计算得墙端部弯矩按材料力学方法计算得墙端部弯矩 局部弯曲影响的附加弯矩局部弯曲影响的附加弯矩 第26页/共95页第二十七页，共95页。第27页/共95页第二十八页，共95页。第28页/共95页第二十九页，共95页。第29页/共95页第三十页，共95页。anl1EI1A2EI2A1A2AbhhH1I2I0bEIanl第30页/共95页第三十一页，共95页。2nl1ay）（z）（zz2aH02nlPanl1EI1A2EI2AP第31页/共95页第三十二页，共95页。2nl1ay）（ z）（ zz2aH02

10、nlP第32页/共95页第三十三页，共95页。第33页/共95页第三十四页，共95页。11a11212a21a1第34页/共95页第三十五页，共95页。dzNzNAAEdzEANzNdzEANzNzzz)()()()(02102012111 dzzzNHz)()(N)(2z）（zz0HNNNzazz zHzdzdzzAAE0212)()11(1第35页/共95页第三十六页，共95页。3hz）（l2bnhll考虑刚域的影响考虑刚域的影响 ，连梁的计算跨度，连梁的计算跨度03312bMEIhl弯曲变形产生的相对位移弯曲变形产生的相对位移bVGAlh3剪切变形产生的相对位移剪切变形产生的相对位移第3

11、6页/共95页第三十七页，共95页。03312bMEIhl bVGAlh 3MlhM212lM l31281lhsVhV1V2lhs1hVb1p2l2lVM333 弯曲变形弯曲变形(bin xng)产生的相对位移产生的相对位移连梁变形连梁变形(bin xng)产生的相对位移产生的相对位移 剪切变形产生的相对位移剪切变形产生的相对位移第37页/共95页第三十八页，共95页。200200301121lAIEIlGAEIEIEIbbbbbbb )(2003033331211212lGAEIEIhlGAlhEIhlbbbbbVM bEIhl1233 )(200312112lGAEIEIhlbbb 第3

12、8页/共95页第三十九页，共95页。0321 11 a zHzdzdzzAAE0212111)()( bEIhl1233 式中式中 ，除连梁剪力，除连梁剪力 为未知量为未知量 ，还有剪力墙墙肢的转角，还有剪力墙墙肢的转角 尚为未知尚为未知)(z101211130211 bzHzEIhldzdzzAAEa )()(得得 ：0121113211 bEIhlAAEa)(两次微分两次微分第39页/共95页第四十页，共95页。HzpdzazMzMzM)()()(21dzdazMzMHzHzp)()()()()(11dzdazMHzHz)()()()(22zHd1a2a)(1zM)(2zM第40页/共95

13、页第四十一页，共95页。112211)(EIdzydEIzM22222)(EIdzydEIzMHzpdzaMIIEzMzM12121)()()()()(1211HzpdzazMIIE)()()(121 1zazVIIEp1EIPVzHyz第41页/共95页第四十二页，共95页。)1 ()(0HzVzVp)1 ()(220HzVzVp0)(VzVp0V第42页/共95页第四十三页，共95页。)(z)( z0121113211 bEIhlAAEa)()()()(zazVIIEp 211101211132121 bpEIhlAAEzazVIIEa)()()()(第43页/共95页第四十四页，共95页

14、。方程几何(j h)参数322laIDb连梁刚度系数DIIhH)(212216 连梁墙肢刚度比 2121AAAaAs组合截面面积矩DshaH22126 双肢墙整体参数221 T轴向变形系数第44页/共95页第四十五页，共95页。)(z )()(zHz 2210221)1 (VHzaH022221)1 (VHzaH0221VaH第45页/共95页第四十六页，共95页。 )()( 2a2222)1 ()1 (0221)(1)(VaHz)()(z第46页/共95页第四十七页，共95页。 )()( 2a2222)1 ()1 ()()()(211shcchc121122)(2121122)()()(21

15、shcchc第47页/共95页第四十八页，共95页。)(00) 1 (M10)0(12 1)1 ()12()1 ()1 (22chshthchshchchchshchch0221)(1)(Va1c2c022dzyd墙肢中心(zhngxn)距离第48页/共95页第四十九页，共95页。4. 4. 双肢墙的内力双肢墙的内力(nil)(nil)计算步骤：计算步骤：连梁、墙肢的几何连梁、墙肢的几何(j h)参参数数第第 i 层连梁的内力层连梁的内力(nil)计计算算第第 i 层墙肢的内力计算层墙肢的内力计算第49页/共95页第五十页，共95页。)1121(8222chshch)2232(11160232

16、chshchchsh)1 (32chshiiGAHIE22221TDIIhH)(6212212121AAAaAsDhsaH221263202laIDb式中式中 双肢墙整体双肢墙整体(zhngt)参数参数墙肢中心(zhngxn)距离墙肢剪切变形系数第50页/共95页第五十一页，共95页。TTIEEIie264. 31TTIEEIie241TTIEEIie231eEIHVu3081eEIHVu306011eEIHVu3031第51页/共95页第五十二页，共95页。墙肢中心(zhngxn)距离322laIDb连梁刚度系数DIIhH)(212216 连梁墙肢刚度比 2121AAAaAs组合截面面积矩D

17、shaH22126 双肢墙整体参数221 T轴向变形系数第52页/共95页第五十三页，共95页。aVmbjbjbjnbjVlM2)(0221)(1)(Va)(jhVjbj)(墙肢中心(zhngxn)距离墙肢中心(zhngxn)距离2nl1ay）（z）（zz2aH02nlP1A2AbhhH1I2I0bEIanl第53页/共95页第五十四页，共95页。n层墙肢轴力jjj)(2111njkjpjjmMIIIM)(2122nijjpijmMIIIM2111IIIi2122IIIipjjVIIIV2111pjjVIIIV21222121hGAEIIIiiiinjkbkjVN1njkbkjVN21A2Ab

18、hhH1I2I0bEIanl第54页/共95页第五十五页，共95页。iiGAHIE22221TDIIhH)(6212212121AAAaAsDhsaH221263202laIDb墙肢中心(zhngxn)距离第55页/共95页第五十六页，共95页。TTIEEIie264. 31TTIEEIie241TTIEEIie231eEIHVu3081eEIHVu306011eEIHVu3031第56页/共95页第五十七页，共95页。分配的约束弯矩大 ，反之 ，减小 ；n考虑水平位置的影响 ，靠近墙中部的连梁剪应力较大 ；nP90-93第57页/共95页第五十八页，共95页。00015.0第58页/共95页

19、第五十九页，共95页。N)(x My 第59页/共95页第六十页，共95页。第60页/共95页第六十一页，共95页。第61页/共95页第六十二页，共95页。1l2l3lL第62页/共95页第六十三页，共95页。L1l3l2l1l2l3lL第63页/共95页第六十四页，共95页。2i3i4i1iVD212jcjkhiDKK2cbiiK2cilEIi 第64页/共95页第六十五页，共95页。FjVFjmkjkjkjkVDDV1lbirbiucMdcMlbMrbMdcuccbMMMMbrblblblbMiiiMbrblbrbrbMiiiMyhVMjkjk第65页/共95页第六十六页，共95页。第66

20、页/共95页第六十七页，共95页。bbhad4111bbhad4122ccbcd4111ccbcd4122cb1a2a1bd2bd1c2cbh2cd1cd 梁刚域长度梁刚域长度(chngd)柱刚域长度柱刚域长度(chngd)0注注 : 刚域长度刚域长度 第67页/共95页第六十八页，共95页。1baliiiMbaa624liiiMabb62421266lililiVba0lEIi iliiiMMbaba6624abABl设设 第68页/共95页第六十九页，共95页。n结点 1 处121blalblll121212m21mal 2 1 2 112malVmlbablal)( 12112m1 2

21、1m12Val1 2 1m 2 1V2第69页/共95页第七十页，共95页。lbaEIlbalbalbalbaEIllEImm2000 1 2 2 1)1(6)1 ()()1 ()1 (6)1(612liiiMbaa624lbaEIGAlEIEIlbamm22002 1 2 2 1)1(6121)1(6200121GAlEIEIEI23 1 2 2 1 1 2 2 1)1 (12lbaEIlmmVVl12blal 2 1V 1 2m12m 1 2V考虑考虑(kol)剪切变形影响剪切变形影响其中其中(qzhng)第70页/共95页第七十一页，共95页。cilbabaEIlbaalEIlbaEIa

22、lVmm6)1 ()1 (6)1 (12)1 (63232 2 1 2 112iclbabaEIlbablEIlbaEIblVmm6)1 ()1 (6)1 (12)1 (63222 1 2 1 22112112m1 2 1m 2 1Val22 1 2m 1 2Vbl12mblalblll121212m21mal12第71页/共95页第七十二页，共95页。3)1 (1babac3)1 (1babaccim612icm6212122112ccimmm第72页/共95页第七十三页，共95页。cik12ick2112126km21216km21K12Kccicck) (21壁柱计算壁柱计算(j sun

23、)的的c,c第73页/共95页第七十四页，共95页。212hkDccbkkK2KK2KK25 . 02k3k4k1kckcbkkK第74页/共95页第七十五页，共95页。3210yyyyy0ycbiiK32yy 、1y第75页/共95页第七十六页，共95页。h hahbhhhscikkkksK2432123210yyysyay0y2k3k4k1kci第76页/共95页第七十七页，共95页。FjmkjkjkjkVDDV1hyVMjkjku）（1yhVMjkjkdyhjkVjkVjkVjkV第77页/共95页第七十八页，共95页。lbirbiucMdcMlbMrbMdcuccbMMMMbrblbl

24、blbMiiiMbrblbrbrbMiiiMnbbblMMV21rblbcVVNnl121bM2bMrbVlbV第78页/共95页第七十九页，共95页。DVuiiDVuuiii第79页/共95页第八十页，共95页。n计算层间位移 ；n顶点位移 ：层间位移之和ic ck第80页/共95页第八十一页，共95页。 水平荷载作用下壁式框架的受力特点 同框架柱的变形 ：墙肢有反弯点 ，在连梁处墙肢的弯矩有突变 墙肢和连梁截面较宽，考虑(kol)剪切变形的影响第81页/共95页第八十二页，共95页。第82页/共95页第八十三页，共95页。第83页/共95页第八十四页，共95页。11011022216HDs

25、ha第84页/共95页第八十五页，共95页。IIAIIAIITA222211yAyAIA1y2y组合(zh)截面形心墙肢A2墙肢A121222211IIyAyAI第85页/共95页第八十六页，共95页。6.6 6.6 剪力墙类型剪力墙类型(lixng)(lixng)的判别的判别 一、判别依据一、判别依据(yj)I 整体系数整体系数 反映反映(fnyng)(fnyng)连梁与墙肢的刚度比连梁与墙肢的刚度比 1. 当当 1 1 时，时，可按独立墙肢计算，此时连梁犹如可按独立墙肢计算，此时连梁犹如铰接铰接 于墙肢上的连杆，对墙肢几乎无约束作用；于墙肢上的连杆，对墙肢几乎无约束作用； 2. 当当 1 10 孔洞长边尺寸，属孔洞长边尺寸，属整体墙整体墙； 2. 当当 1 1 时，时，可按可按独立墙肢独立墙肢分别计算；分别计算； 3. 当当