剪力墙结构近似计算方法

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1、5.3剪力墙结构的近似计算方法5.3.1.1剪力墙的类型(1)整体墙(2)整体小开口墙(3)联肢剪力墙(4)壁式框架(5)不规则开洞墙5.3.1剪力墙的类型和计算假定及方法(1)整体墙—无洞口的剪力墙。—剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的15％；且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸。特点：在水平力作用下截面仍保持平面，正应力呈线性分布。(见图5－10、5－11)整体墙：可忽略洞口对墙体的影响的剪力墙。(2)整体小开口墙在水平荷载作用下，产生整体墙弯曲应力和墙肢局部弯曲应力；墙肢以整体墙弯曲为主，局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15％；截面变形仍接近于线性分布；

2、整体小开口墙的墙肢弯矩仅在个别楼层有反弯点，但在大多数楼层处有突变。(见图5－10、5－11)连梁刚度大，整体性好，洞口面积超过墙体面积的15％；(3)联肢剪力墙—开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙。剪力墙的截面变形不再符合平截面的假定；墙肢以整体墙弯曲为主；—当开有多列洞口时称之为多肢墙。墙肢弯矩在少数楼层有反弯点；整片墙仍以弯曲变形为主。(见图5－10、5－11)当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口，使连梁刚度小于墙肢刚度时。剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙；(4)壁式框架墙肢弯矩在大多数楼层有反弯点。整片墙以剪切变形为主。(5)不规则开洞墙洞口尺寸较大，且排列不规则的剪力墙

3、。不能简化成平面杆系结构计算，而应采用平面有限元方法。(见图5－10、5－11)(见图5－10、5－11)当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度≥墙肢的线刚度时，剪力墙的受力性能已接近于框架，这种剪力墙称为壁式框架。5.3.1.2计算假定及剪力分配(1)基本假定(空间结构的平面化)楼盖结构在其自身平面内的刚度为无限大；各片剪力墙在其自身平面内刚度很大，在平面外的刚度很小，可忽略不计。剪力墙翼缘的有效宽度的考虑(见表5－1)。剪力墙在竖向荷载下的内力(轴力)计算：各片墙的竖向荷载可按其受荷面积计算。(2)剪力分配水平荷载在各片剪力墙之间的分配：按各片剪力墙的刚度进行分配(见图5－1

4、2)。第i层第j片墙的剪力为：5.3.1.3剪力墙的内力分析方法连续化方法——联肢墙结构力学分析法——壁式框架弹性理论——各种复杂几何形状的墙体（有限元法、有限条法）材料力学分析法——整体墙、小开口剪力墙5.3.2整体墙的近似计算方法5.3.2.2内力计算整体墙不开窗洞或开洞很小，在水平荷载作用下，用材料力学中整截面悬臂梁的内力及变形公式进行计算。5.3.1.3位移计算(1)除弯曲变形外，宜考虑剪切变形的影响：(2)考虑洞口对墙的横截面及刚度的削弱。u=um+uv5.3.2.1整体墙的判别条件等效截面面积Aw：组合截面惯性矩Iw：取无洞口截面面积A乘以洞口削弱系数γ0。取有洞口截面与无洞口截

5、面惯性矩沿竖向的加权平均值。见图5－13在3种常用水平荷载下，悬臂杆顶点位移计算公式(括弧中后一项为剪切变形影响)如下：将3种荷载作用下的公式括号内系数取平均值，混凝土剪切模量G=0.42E，则上式可写成：等效刚度EIeq——是把剪切变形与弯曲变形综合成用弯曲变形的形式表达，所得到得折算刚度。写成：5.3.1.4水平荷载分配当有多片墙共同承受水平荷载时，总水平荷载也是按各片墙的等效刚度比例分配给各片墙，即：5.3.3整体小开口剪力墙的计算5.3.3.1整体小开口墙的的判别条件剪力墙由成列洞口划分为若干墙肢，且墙肢和连梁刚度比较均匀，并满足下式条件：双肢墙：多肢墙：5.3.3.2整体小开口墙的

6、工作特点(1)正应力在整个截面上基本上是直线分布的，局部弯矩不超过整体弯矩的15％。(2)大部分楼层上，墙肢弯矩不应有反弯点。计算内力和位移时，仍可应用材料力学的计算公式，略加修正即可。(1)截面特性：5.3.3.3内力计算Ai——第i墙肢的横截面面积A——组合截面的横截面面积，A=ΣAiIi——第i墙肢绕自身形心轴的惯性矩；I——组合截面的惯性矩，I=ΣIi+Aiyi2见图5－14(2)内力计算(b)计算墙肢弯矩(c)计算墙肢轴力(d)计算墙肢剪力(e)计算连梁内力(a)计算外荷载产生的截面总内力(a)计算外荷载产生的截面总内力在水平荷载作用下，整体小开口墙在z高度处的剪力为Vpz，弯矩

7、为Mpz(Vpz、Mpz按悬臂梁计算)。外荷载在标高z处产生的总弯矩可分为两部分，见图5-14，试验表明，整体小开口墙中的局部弯矩不超过整体弯矩的15％，当取15％时，有：Mpz=Mpz+Mpz=0.85Mpz＋0.15Mpz(b)计算墙肢弯矩墙肢横截面上产生的轴力为Nzi，剪力为Vzi，弯矩为Mzi。整体弯曲时在各墙肢z高度处的截面上产生的整体弯矩为Mzi。Mzi=Mzi+Mzi=Mpz×Ii/