剪力墙结构设计PPT42

第四章章剪剪力墙墙结构构设计计高层建建筑结结构主讲：：韩小小雷（（教教授））12345剪力墙墙结构构概述述整体剪剪力墙墙的计计算整体小小开口口剪力力墙的的计算算双肢墙墙的连连续化化计算算方法法带刚域域框架架计算算方法法YourLogo目录第一节节剪剪力墙墙结构构概述述钢筋混混凝土土剪力力墙是用钢钢筋混混凝土土建造造的墙墙体，，用作作抵抗抗水平荷荷载（包括括地震震荷载载和风风荷载载）和和传递递竖向荷荷载的竖向构构件。剪力墙墙结构构体系系是由由一系系列的的横向向剪力力墙、、纵向向剪力力墙和和平面面楼盖盖组合合在一一起所所形成成的空空问盘盘子式式结构构体系系。剪剪力墙墙结构构体系系高层层建筑筑中常常用的的结构构形式式，由由于剪剪力墙墙在自自身平平面内内的刚刚度很很大，，水平平荷载载作用用下侧侧移较较小，，它的的抗风风与抗抗震性性能都都很好好，适适宜建建筑层层数较较高的的建筑筑。剪力墙墙平面内内刚度度很大，，平面外外刚度度相对很很小。。第一节剪剪力墙结构构概述布置原则：：剪力墙应尽尽量布置得得比较规则则，拉通、、对直。剪力墙宜自自下到上连连续布置，，不宜突然然取消或中中断，避免免刚度突变变。墙不宜布置置得太密，，结构的侧侧向刚度不不宜过大。。剪力墙结构构应具有较较好的延性性。第一节剪剪力墙结构构概述剪力墙的分分类1、整体剪力力墙（1）无洞口或或洞口面积积不超过墙墙面面积的的16％，且孔洞洞间净距及及孔洞至墙墙边净距大大于孔洞长长边；（2）双肢墙，，但连梁很很弱（<1）。第一节剪剪力墙结构构概述2、整体小开开口墙（1）弯矩图成成锯齿形，，截面应力力分布接近近直线；（2）洞口面积积占墙体面面积的16％以上，但但是整体系系数>10，截面惯性性矩比第一节剪剪力墙结构构概述3、联肢剪力力墙（双肢肢墙、多肢肢墙）弯矩图呈显显著锯齿型型，截面应应力不是直直线分布，，＝1～10。第一节剪剪力墙结构构概述1、材料力学学分析法对于整体墙墙，在水平平力作用下下截面仍保保持平面，，法向应力力呈线性分分布，可采采用材料力力学中有关关公式计算算内力及变变形。2、连续化方方法将每一楼层层的连梁假假想为在层层高内均布布的一系列列连续连杆杆，由连杆杆的位移协协调条件建建立墙的内内力微分方方程，从中中求解出外外力。3、壁式框架分分析法将开有较大大洞口的剪剪力墙视为为带刚域的的框架，用用D值法进行求求解，也可可以用位移移法借助计计算机进行行求解。4、有限元法和和有限条法法将剪力墙结结构进行等等效连续化化处理后，，取条带进进行计算。。剪力墙的分分析方法第二节整整体墙的计计算计算原则：：忽略洞口影影响，按照照整体悬臂臂梁方法计计算墙在水水平荷载作作用下内力力计算位移时时候，考虑虑洞口对墙墙肢刚度和和强度的削削弱等效截面面面积Aw取无洞口截截面面积A乘以洞口削削弱系数γ0A—剪力墙截面面毛面积—剪力墙立面面总墙面面面积—剪力墙洞口口总面积（（立面）第二节整整体墙的计计算等效惯性矩矩取由洞口截截面与无洞洞口截面惯惯性距沿竖竖向的加权权平均值—剪力墙沿竖竖向各段的的惯性矩—各段相应的的高度第二节整整体墙的计计算计算位移时时候，除了了弯曲变形形外，剪切变形不容忽视。。在三种常常用水平荷荷载下，悬悬臂杆顶点点位移计算算公式如下下：第二节整整体墙的计计算可以把剪切切变形与弯弯曲变形综综合成泳弯弯曲变形的的形式表达达：第二节整整体墙的计计算引入等效刚度的概念：第二节整整体墙的计计算上述等效刚刚度计算差差别并不大大，工程上上一般近似似地取平均均值，并取取G=0.42E，则等效刚刚度可统一一为：总水平荷载载按等效刚刚度分配到到各片墙第三节整整体小开口口剪力墙计计算试验研究结结果表明：：整体小开开口墙在水水平荷载作作用下，整整个剪力墙墙既要绕组组合截面的的形心轴产产生整体的的弯曲变形形，各墙肢肢还要绕各各自截面的的形心轴产产生局部弯弯曲变形，，并在各墙墙肢产产生相应应的整体弯弯曲应力和和局部弯曲曲应力。相比之下，，整体弯曲曲变形是主主要的，而而局总弯曲曲变形是次次要的，它它不超过整整体弯曲变变形的15％。局部弯曲变变形的存在在对墙肢正正应力分布布有着一定定影响，但但截面大体体上保持平平截面假定定，各墙肢肢正应力接接近于线性性分布。第三节整整体小开口口剪力墙计计算内力图：第三节整整体小开口口剪力墙计计算内力计算：：墙肢弯矩：：墙肢轴力：：第三节整整体小开口口剪力墙计计算墙肢剪力计计算：底层剪力：：其他层剪力力：第三节整整体小开口口剪力墙计计算顶点侧移的的计算：仍按整截面面剪力墙的的公式计算算，但将计计算结果乘乘以1.2。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法基本假定：1、连梁的反反弯点在跨跨中，连梁梁的作用可可以用沿高高度均匀分分布的连续续弹性薄片片代替；2、各墙肢的的刚度相差差不过分悬悬殊，因而而变形曲线线相似；3、连梁和墙墙肢考虑弯弯曲和剪切切变形，墙墙肢还应考考虑轴向变变形的影响响。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法适用范围：开洞比较规规则，由下下到上墙厚厚度以及层层高都不变变的联肢墙墙。实际工程如如果变化不不多，取各各楼层平均均值计算，，很不规则则剪力墙，，本方法不不适用。结构层数愈愈多，本方方法计算结结果愈好。。对于低层层和多层结结构中的墙墙，计算误误差较大。。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法基本思路：采用力法来来进行结构构的计算，，沿着连梁梁中点将结结构切开，，切开后结结构为静定定结构，根根据连梁反反弯点在中中点的假定定，切开后后连杆端弯弯矩为0。连杆有剪剪力与与轴力力。。由切开处的的变形连续续条件可以以建立的的微分方程程，求解微微分方程可可以得到连连杆剪力。。将一个个楼层高度度范围内的的各点剪力力积分，还还原成一根根连梁中的的剪力。然然后可以求求出所有墙墙肢和连梁梁的内力。。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法计算简图：：每一楼层处处连梁假设设为均匀分分布在该楼楼层高度内内的连续连连杆微分方程的的建立：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法:由墙肢弯曲曲变形产生生的相对位位移:由墙肢轴向向变形产生生的相对位位移:由连梁弯曲曲和剪切变变形产生的的相对位移移利用切开处处沿着变形形连续条件件可得下式式：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法墙肢转角变变形：由假定2连梁两端转转角相等，，则墙肢剪切变变形对连梁梁相对位移移无影响，，因此墙肢转角以以顺时针为为正，连梁梁剪力方向向如图，为为负表明其其方向与相相反第四节双双肢墙的连连续化计算算方法墙肢轴向变变形：在水平荷载载下，一个个墙肢受拉拉，另外一一个受压，，墙肢轴向向变形使得得连梁产生生相对位移移，两墙肢肢轴力大小小相等，方方向相反。。在墙肢底截截面切口处处无相对位位移，越向向上位移越越大，在x处：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法连梁弯曲和和剪切变形形：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法第四节双双肢墙的连连续化计算算方法在x处截断双肢肢剪力墙，，由平衡条条件：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法所以：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法第四节双双肢墙的连连续化计算算方法上式即为双双肢墙基本本方程式，，是m(x)的二阶线性性非齐次常常微分方程程，m(x)称为连梁对对墙肢的约约束弯矩。。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法基本方程的的解：三种典型荷荷载下为为相对坐坐标及及整体体系数的的函数数，可以制制成表格。。由整体系系数以及截截面相对坐坐标，可以以查到。。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法双肢墙的内内力计算：连梁内力：：第四节双双肢墙的连连续化计算算方法第四节双双肢墙的连连续化计算算方法墙肢内力：：求出连梁剪剪力后，墙墙肢的弯矩矩和轴力便便可迎刃而而解。由平平衡条件，，某截面处处墙肢轴力力为该截面面以上所有有连梁剪力力之和，两两个墙肢轴轴力大小相相等，方向向相反。第四节双双肢墙的连连续化计算算方法第四节双双肢墙的连连续化计算算方法第四节双双肢墙的连连续化计算算方法（另作了剪剪力按强制制刚度分配配的假定））第四节双双肢墙的连连续化计算算方法双肢墙位移移计算及等等效抗弯刚刚度：第四节双双肢