第5章B_框架_剪力墙_框架剪力墙结构的近似计算方法与设计概念 ppt课件

1、5.3 5.3 剪力墙构造的近似计算方法剪力墙构造的近似计算方法一、剪力墙的构造布置二、剪力墙的类型三、剪力墙的内力计算一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置剪力墙的平面布置剪力墙的竖向布置剪力墙的间距剪力墙的延性平面内、外刚度1 12 23 34 45 55.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法二、剪力墙的类型二、剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法根据实际分析和实验研讨，剪力墙的受力特性与变外形状取决于剪力墙的开洞情况。根据洞口的大小、外形和位置，将剪力墙分为4类：整体墙小开口整体墙联肢墙壁式框架三、各类剪力墙的内力计算三、

2、各类剪力墙的内力计算整体剪力墙小开口整体墙联肢剪力墙壁式框架1234剪力墙的分类判别式55.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法总原那么：总原那么：1)1)应沿构造主要轴线方向布置应沿构造主要轴线方向布置矩形、T形、L形平面纵横两个方向布置三角形、Y形平面三边方向布置多边形、圆形、弧形径向和环向布置剪力墙的平面布置剪力墙的平面布置一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法总原那么：总原那么：2)2)应尽量规那么、拉通、对直应尽量规那么、拉通、对直墙体错开或转机时的情况剪力墙的平面布置剪力墙的平面布置一、剪力墙

3、的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法总原那么：尽量防止剪力墙抗侧刚度突变总原那么：尽量防止剪力墙抗侧刚度突变宜从下至上延续布置；不宜忽然取消宜从下至上延续布置；不宜忽然取消可沿高度逐渐减少墙厚、混凝土等级可沿高度逐渐减少墙厚、混凝土等级顶层大开间时，顶层剪力墙应加强顶层大开间时，顶层剪力墙应加强123剪力墙的竖向布置剪力墙的竖向布置一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法间距大间距大运用灵敏、节约资料、充分发扬剪力墙承载力、自重小、楼面设计困难间距小间距小运用不便、耗费资料

4、、不能充分发扬剪力墙承载力、自艰苦、楼面设计容易剪力墙的间距剪力墙的间距一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法分类分类大开间剪力墙小开间剪力墙间距68m，底层墙截面积在楼面面积的7%以内间距33.6m，底层墙截面积为楼面面积的810%剪力墙的间距剪力墙的间距一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法总原那么：剪力墙应设计为易于发生弯曲破坏的延性剪力墙，防止发生脆性的剪切破坏。构造措施：剪力墙每个墙段的长度不宜大于8m，高宽比不应小于2。剪力墙的延性剪力墙的延性一、剪力

5、墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法剪力墙特点：平面内刚度大，平面外刚度小。实践受力情况：当剪力墙与平面外方向的梁衔接时，会呵斥墙肢平面外的弯矩。影响：由于实践设计时，通常并不思索剪力墙平面外的刚度，因此上述情况将对剪力墙的受力产生不利影响，在设计中应尽量控制剪力墙平面外的弯矩。平面内、外的刚度平面内、外的刚度一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法构造措施：1、沿梁轴线方向设置剪力墙，抵抗墙肢平面外弯矩；2、不能采用措施1时，宜在墙、梁相交处设置扶壁柱， 并计算扶壁柱截

6、面、配筋；3、当不能采用措施1、2时，应在梁相交处设置暗柱， 并计算暗柱截面、配筋；4、必要时，剪力墙内可设置型钢。一、剪力墙的构造布置一、剪力墙的构造布置5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法无洞口的剪力墙；或有洞口的剪力墙，但洞口面积小于16%，且洞口至墙边、洞口间的净距大于洞口长边尺寸时，可忽略洞口的影响。内力计算方法：截面应力满足平截面假设，可采用相应的资料力学的计算方法进展。整体剪力墙整体剪力墙二、剪力墙的类型二、剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法洞口面积较整体墙稍大，超越墙面子积的15%内力计算方法：截面应力曾经不

7、能满足平截面假设，而是相当于整体弯矩与部分弯矩的叠加。为方便计算，仍采用资料力学的方法进展计算，并进展部分的修正。普通可将总力矩的85%按资料力学的方法计算，将总力矩的15%按墙肢的刚度进展分配。小开口整体墙小开口整体墙二、剪力墙的类型二、剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口，由于洞口面积较大，剪力墙的整体性已被破坏。此时剪力墙曾经成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的连肢墙。内力计算方法：将连梁沿高度方向进展延续化处置，列微分方程求解，即所谓的延续化方法。联肢墙二、剪力墙的类型二、剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙构造剪

8、力墙构造的近似计算方法的近似计算方法剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度接近墙肢的线刚度。此时，剪力墙的受力性能曾经接近于框架了。内力计算方法：将剪力墙视为带刚域的框架构造，用D值法进展计算。壁式框架二、剪力墙的类型二、剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法 在程度荷载作用下，整体墙可简化为一个悬臂梁的受力模型： 内力计算问题可直接采用资料力学相关章节的方法； 位移计算时，由于需求用到刚度，对于有小洞口存在的整体墙，需求思索洞口对墙体刚度的减弱。详细而言需求对截面面积和截面惯性矩进展修正，详细如下：整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、各类剪力墙的

9、内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法截面面积修正：截面面积修正：AAw0 002511A/A.d A：剪力墙截面毛面积A0：剪力墙立面总墙面面积Ad：剪力墙立面总洞口面积Aw：无洞口剪力墙面积，有洞口剪力墙折算面积整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法截面惯性矩修正：截面惯性矩修正：niiniiwiwhhJJ11Jwi：剪力墙沿竖向各段的截面惯性矩hi：剪力墙各段相应的高度Jw：剪力墙组合截面惯性矩整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、

10、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法位移计算：位移计算：23030309131601181HA/JEJEJEJHVEJHVEJHVwwwdddd （顶部集中荷载）（倒三角形荷载）（均布荷载）：剪力墙顶点位移：剪力墙顶点位移V0：底部截面剪力：底部截面剪力 ：剪力不均匀系数：剪力不均匀系数EJd：等效刚度：等效刚度整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法：剪力不均匀系数：剪力不均匀系数整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、各类剪

11、力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法小开口整体墙计算小开口整体墙计算1内力计算 弯矩计算 实验研讨阐明，小开口整体墙在程度荷载作用下，整体剪力墙即要绕组合截面的形心轴产生整体弯曲变形，各墙肢还要绕各自截面的形心轴产生部分弯曲变形，并在各墙肢产生相应的整体弯曲应力和部分弯曲应力。相比之下，整体弯曲变形是主要的，而部分弯曲变形是次要的，它不超越整体弯曲变形的15%。2三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法FzFzFz MMM小开口整体墙计算小开口整体墙计算21

12、内力计算 弯矩计算外荷载产生的总弯矩外荷载产生的总弯矩产生整体弯曲变形时的外弯矩产生整体弯曲变形时的外弯矩产生部分弯曲变形时的外弯矩产生部分弯曲变形时的外弯矩FzFzkMMFzFzM)k( M 1k：整体弯矩系数。实验阐明，整体小开口墙中的部分弯矩不超越整体弯矩的15%，可近似取k=0.85。三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法小开口整体墙计算小开口整体墙计算21内力计算 弯矩计算zizizi MMM第i墙肢在z高度处的总弯矩第i墙肢在z高度处的整体弯矩第i墙肢在z高度处的部分弯矩三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙

13、的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法第第i i墙肢遭到的总弯矩为：墙肢遭到的总弯矩为：iiFziFzziziziJJMkJJkM MMM1第i墙肢遭到的部分弯曲的弯矩为：iiFziiFzziJJMkJJ M M1第i墙肢遭到的整体弯曲的弯矩为：JJkMJJMMiFziFzziJi：墙肢i对其本身形心轴的惯性矩J：剪力墙对组合截面形心轴的惯性矩三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法1内力计算 剪力计算实验研讨阐明，各墙肢剪力的分配与墙肢的截面积和惯性矩有关。当墙肢较窄时，剪力根本上是按

14、照惯性矩的大小分配；当墙肢较宽时，剪力根本上是按照墙肢的截面积进展分配。为计算方便，在实践的整体小开口墙的计算中，近似的取两者的平均值进展计算。iiiiFzziJJAAVV21小开口整体墙计算小开口整体墙计算2三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法 由实际分析可知，各墙肢横截面上的轴向力由整体弯曲正应力来合成，部分弯曲在墙肢中不产生轴向力。iiFzziziAyJMkNNyi：第i个墙肢横截面形心到组合截面形心之间的间隔小开口整体墙计算小开口整体墙计算21内力计算 轴力计算三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5

15、.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法 小开口整体墙的侧移可按资料力学公式计算，但由于洞口的存在使墙的整体抗弯刚度减弱，可将资料力学公式计算出的侧移增大20%。按整体截面墙计算小开口墙 21.小开口整体墙计算小开口整体墙计算22位移计算三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法联肢墙计算联肢墙计算1 1计算假定计算假定a、连梁的反弯点在跨中，连梁的作用可以用沿高度均匀分布的延续弹性薄片替代；b、各墙肢的刚度相差不过分悬殊，因此变形曲线类似；c、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。

16、3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法1 1内力计算内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数连梁折算惯性矩连梁折算惯性矩biibibibiGAa/EJJJ2031 联肢墙计算联肢墙计算3首先出墙肢首先出墙肢 ， ，连梁，连梁 ， biJbiAiJiA连

17、梁折算惯性矩连梁折算惯性矩三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法多肢墙中有多肢墙中有k k个连梁，每个连梁的个连梁，每个连梁的刚度用下式计算：刚度用下式计算：320iibiia/cJD ai 第第i列连梁计算跨度之半列连梁计算跨度之半 ci 第第i和和i+1墙肢轴线间隔之半墙肢轴线间隔之半1 1内力计算内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法kiikiiDJhH1112216 连梁与墙

18、肢刚度比连梁与墙肢刚度比1 1内力计算内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法墙肢轴向变形影响系数墙肢轴向变形影响系数T墙肢数目墙肢数目34578T0.800.850.9整体系数整体系数T212 1 1内力计算内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法剪力影响系数剪力影响系数112112kiiikiiAGHJE i 第第i

19、墙肢截面剪应力不均匀系数墙肢截面剪应力不均匀系数当墙的当墙的H/B不小于不小于4时，可取时，可取为为0。1 1内力计算内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法步骤二步骤二计算墙肢等效刚度计算墙肢等效刚度 （顶部集中荷载）（均布荷载）（倒三角形荷载）TTJETTJETT.JEEJkiikiikiid 211211211314164311 1内力计算内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造

20、的近似计算方法的近似计算方法kiiiiiiDD1 多肢墙连梁约束弯矩分配系数多肢墙连梁约束弯矩分配系数i步骤三步骤三连梁内力计算连梁内力计算1 1内力计算内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法 i层连梁约束弯矩：层连梁约束弯矩：iiThVm0 i层第层第j个连梁剪力：个连梁剪力：ijjbijmcV2 i层第层第j个连梁弯矩：个连梁弯矩：0ibijbijaVM步骤三步骤三连梁内力计算连梁内力计算1 1内力计算内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3

21、5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法i i层第层第1 1墙肢：墙肢：nilbliVN11i i层第层第j j墙肢：墙肢：niljblbljijVVN1，i i层第层第k k墙肢：墙肢：nilblkkiVN1，步骤四步骤四墙肢轴力计算墙肢轴力计算1 1内力计算内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法i层第层第j墙肢弯矩：墙肢弯矩：nillpikilljijmMJJM1i层第层第j墙肢剪力：墙肢剪力：piklljijVJJV1100步骤五步骤五墙肢弯矩、剪力计算墙肢弯矩、剪力计

22、算1 1内力计算内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法2 2顶点位移计算顶点位移计算（顶部集中荷载）（均布荷载）（倒三角形荷载）dddEJHVEJHVEJHV30303031816011 ：剪力墙顶点位移：剪力墙顶点位移V0：底部截面剪力：底部截面剪力EJd：等效刚度：等效刚度联肢墙计算联肢墙计算3三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法壁式框架计算壁式框架计算 壁式框架是一种开洞较大的剪力墙构造，其受力性能介于框架构造和剪力墙构造之间。 壁式框架由于其洞口较大，其剪力墙的受力性质曾经接近框架构造受力，但由于其墙肢宽度和连梁高度较大，相交部分不能简化为一个节点，而构成有较大尺寸的节点区，梁柱进入节点区后，构成弯曲刚度无限大的刚域。4带刚域框架带刚域框架 三、各类剪力墙的内力计算三、各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙构造剪力墙构造的近似计算方法的近似计算方法剪力墙的分类判别式剪力墙的分类判别式1 1准那么之一：按整体性分类准那么之一：按整体性分类kiikiiDJhH111226 式中式中Di为连梁刚度，为连梁刚度，Ji为剪力墙墙肢的刚度，因此为剪力墙墙肢的刚度