剪力墙结构设计T42

第四章剪力墙结构设计高层建筑结构主讲：韩小雷（教授）12345剪力墙结构概述整体剪力墙的计算整体小开口剪力墙的计算双肢墙的连续化计算方法带刚域框架计算方法YourLogo目录第一节剪力墙结构概述

钢筋混凝土剪力墙是用钢筋混凝土建造的墙体，用作抵抗水平荷载（包括地震荷载和风荷载）和传递竖向荷载的竖向构件。剪力墙结构体系是由一系列的横向剪力墙、纵向剪力墙和平面楼盖组合在一起所形成的空问盘子式结构体系。剪力墙结构体系高层建筑中常用的结构形式，由于剪力墙在自身平面内的刚度很大，水平荷载作用下侧移较小，它的抗风与抗震性能都很好，适宜建筑层数较高的建筑。

剪力墙平面内刚度很大，平面外刚度相对很小。第一节剪力墙结构概述布置原则：剪力墙应尽量布置得比较规则，拉通、对直。剪力墙宜自下到上连续布置，不宜突然取消或中断，避免刚度突变。墙不宜布置得太密，结构的侧向刚度不宜过大。剪力墙结构应具有较好的延性。第一节剪力墙结构概述剪力墙的分类1、整体剪力墙（1）无洞口或洞口面积不超过墙面面积的16％，且孔洞间净距及孔洞至墙边净距大于孔洞长边；（2）双肢墙，但连梁很弱（<1）。第一节剪力墙结构概述2、整体小开口墙（1）弯矩图成锯齿形，截面应力分布接近直线；（2）洞口面积占墙体面积的16％以上，但是整体系数>10，截面惯性矩比第一节剪力墙结构概述3、联肢剪力墙（双肢墙、多肢墙）弯矩图呈显著锯齿型，截面应力不是直线分布，＝1～10。第一节剪力墙结构概述1、材料力学分析法

对于整体墙，在水平力作用下截面仍保持平面，法向应力呈线性分布，可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。2、连续化方法

将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆，由连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程，从中求解出外力。3、

壁式框架分析法

将开有较大洞口的剪力墙视为带刚域的框架，用D值法进行求解，也可以用位移法借助计算机进行求解。4、

有限元法和有限条法

将剪力墙结构进行等效连续化处理后，取条带进行计算。剪力墙的分析方法第二节整体墙的计算计算原则：忽略洞口影响，按照整体悬臂梁方法计算墙在水平荷载作用下内力计算位移时候，考虑洞口对墙肢刚度和强度的削弱等效截面面积Aw取无洞口截面面积A乘以洞口削弱系数γ0

A

—剪力墙截面毛面积—剪力墙立面总墙面面积—剪力墙洞口总面积（立面）第二节整体墙的计算等效惯性矩取由洞口截面与无洞口截面惯性距沿竖向的加权平均值—剪力墙沿竖向各段的惯性矩—各段相应的高度第二节整整体墙墙的计算算计算位移移时候，，除了弯弯曲变形形外，剪切变形形不容忽视视。在三三种常用用水平荷荷载下，，悬臂杆杆顶点位位移计算算公式如如下：第二节整整体墙墙的计算算可以把剪剪切变形形与弯曲曲变形综综合成泳泳弯曲变变形的形形式表达达：第二节整整体墙墙的计算算引入等效刚度度的概念：：第二节整整体墙墙的计算算上述等效效刚度计计算差别别并不大大，工程程上一般般近似地地取平均均值，并并取G=0.42E，则等效效刚度可可统一为为：总水平荷荷载按等等效刚度度分配到到各片墙墙第三节整整体小小开口剪剪力墙计计算试验研究究结果表表明：整整体小开开口墙在在水平荷荷载作用用下，整整个剪力力墙既要要绕组合合截面的的形心轴轴产生整整体的弯弯曲变形形，各墙墙肢肢还还要绕各各自截面面的形心心轴产生生局部弯弯曲变形形，并在在各墙肢肢产产生相相应的整整体弯曲曲应力和和局部弯弯曲应力力。相比之下下，整体体弯曲变变形是主主要的，，而局总总弯曲变变形是次次要的，，它不超超过整体体弯曲变变形的15％。局部弯曲曲变形的的存在对对墙肢正正应力分分布有着着一定影影响，但但截面大大体上保保持平截截面假定定，各墙墙肢正应应力接近近于线性性分布。。第三节整整体小小开口剪剪力墙计计算内力图：：第三节整整体小小开口剪剪力墙计计算内力计算算：墙肢弯矩矩：墙肢轴力力：第三节整整体小小开口剪剪力墙计计算墙肢剪力力计算：底层剪力力：其他层剪剪力：第三节整整体小小开口剪剪力墙计计算顶点侧移移的计算算：仍按整截截面剪力力墙的公公式计算算，但将将计算结结果乘以以1.2。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法基本假定定：1、连梁的的反弯点点在跨中中，连梁梁的作用用可以用用沿高度度均匀分分布的连连续弹性性薄片代代替；2、各墙肢肢的刚度度相差不不过分悬悬殊，因因而变形形曲线相相似；3、连梁和和墙肢考考虑弯曲曲和剪切切变形，，墙肢还还应考虑虑轴向变变形的影影响。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法适用范围围：开洞比较较规则，，由下到到上墙厚厚度以及及层高都都不变的的联肢墙墙。实际工程程如果变变化不多多，取各各楼层平平均值计计算，很很不规则则剪力墙墙，本方方法不适适用。结构层数数愈多，，本方法法计算结结果愈好好。对于于低层和和多层结结构中的的墙，计计算误差差较大。。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法基本思路路：采用力法法来进行行结构的的计算，，沿着连连梁中点点将结构构切开，，切开后后结构为为静定结结构，根根据连梁梁反弯点点在中点点的假定定，切开开后连杆杆端弯矩矩为0。连杆有有剪力与与轴轴力。。由切开处处的变形形连续条条件可以以建立的的微分方方程，求求解微分分方程可可以得到到连杆剪剪力。。将一个个楼层高高度范围围内的各各点剪力力积分，，还原成成一根连连梁中的的剪力。。然后可可以求出出所有墙墙肢和连连梁的内内力。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法计算简图图：每一楼层层处连梁梁假设为为均匀分分布在该该楼层高高度内的的连续连连杆微分方程程的建立立：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法:由墙肢弯弯曲变形形产生的的相对位位移:由墙肢轴轴向变形形产生的的相对位位移:由连梁弯弯曲和剪剪切变形形产生的的相对位位移利用切开开处沿着着变形连连续条件件可得下下式：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法墙肢转角角变形：：由假定2连梁两端端转角相相等，则则墙肢剪切切变形对对连梁相相对位移移无影响响，因此此墙肢转角角以顺时时针为正正，连梁梁剪力方方向如图图，为负负表明其其方向与与相相反第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法墙肢轴向向变形：：在水平荷荷载下，，一个墙墙肢受拉拉，另外外一个受受压，墙墙肢轴向向变形使使得连梁梁产生相相对位移移，两墙墙肢轴力力大小相相等，方方向相反反。在墙肢底底截面切切口处无无相对位位移，越越向上位位移越大大，在x处：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法连梁弯曲曲和剪切切变形：：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法在x处截断双双肢剪力力墙，由由平衡条条件：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法所以：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法上式即为为双肢墙墙基本方方程式，，是m(x)的二阶线线性非齐齐次常微微分方程程，m(x)称为连梁梁对墙肢肢的约束束弯矩。。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法基本方程程的解：三种典型型荷载下下为为相对对坐标及及整体体系数的的函数，，可以制制成表格格。由整整体系数数以及截截面相对对坐标，，可以查查到。。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法双肢墙的的内力计计算：连梁内力力：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法墙肢内力力：求出连梁梁剪力后后，墙肢肢的弯矩矩和轴力力便可迎迎刃而解解。由平平衡条件件，某截截面处墙墙肢轴力力为该截截面以上上所有连连梁剪力力之和，，两个墙墙肢轴力力大小相相等，方方向相反反。第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法（另作了了剪力按按强制刚刚度分配配的假定定）第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法双肢墙位位移计算算及等效效抗弯刚刚度：第四节双双肢墙墙的连续续化计算算方法第四节带带刚域域框架的的计算相同点：在