开洞对剪力墙刚度及侧移的影响_付善春

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1、第23卷第期3洛阳理工学院学报自然科学版()Vol.23No.32013年月9JournalofLuoyangInstituteofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Sep.2013开洞对剪力墙刚度及侧移的影响付善春，孙春蕾，渠强（长安大学建筑工程学院，陕西西安710061）摘要：为了研究剪力墙开洞尺寸及洞口位置对剪力墙刚度及侧向位移的影响，介绍了剪力墙等效侧移刚度以及在水平荷载作用下墙顶位移的传统计算方法；通过对不同开洞率及洞口位置的剪力墙进行计算比较，讨论了开洞率和洞口位置对剪力墙刚度和侧移的

2、影响。得出结论：开洞率的增大使剪力墙的刚度明显下降，墙顶侧移明显增大，且洞口宽度加大和高度加大时对剪力墙刚度下降和位移增长的趋势也有一定的差异；洞口尺寸相同而洞口位置不同时，剪力墙的刚度也不尽相同，洞口位于剪力墙中间时，剪力墙的刚度要大于洞口位于两侧时的情况。这对实际应用具有一定的参考价值。关键词：剪力墙；开洞尺寸；洞口位置；传统计算方法；刚度；侧移DOI:10.3969/j.issn.1674-5043.2013.03.009中图分类号:TU973+.2文献标志码:A文章编号:1674-5043(2013)03-0035-06[1]剪力墙结构因具

3、有良好的抗侧性能，而被广泛应用于高层、超高层建筑中。由于建筑使用功能及立[2]面布置要求，通常需开门窗洞口。随着高层建筑用途逐步从单一性向多样性过渡，剪力墙的开洞越来越[3]多，洞口尺寸越来越大，洞口位置也五花八门，这必将引起剪力墙受力性能的变化。我国在带洞口剪力墙的研究方面所取得的成果也比较丰富，剪力墙是截面高度大而厚度较小的“片”状构件，虽然它有承载力大和平面刚度大等优点，但也有剪切变形相对较大，平面外较薄弱的不利性能；而且开洞后剪力墙形式变化多，受力状况比较复杂，因而了解剪力墙的特性，发挥其所长，克服其所短，是正确设计剪力[4]墙的关键。本文

4、以不同开洞率和洞口位置的剪力墙为研究对象，用传统计算方法算得其等效侧移刚度以及在水平均布荷载作用下剪力墙顶点侧移，比较分析并得出合理的洞口位置和合适的开洞率，为今后的剪力墙设计工作提供参考意见。1剪力墙的传统计算方法1.1剪力墙类型判别[5]剪力墙类型判别准则：1）当α≥≥10，且JA/J≤≤Z时，为整体小开口剪力墙。2）当α≥≥10，且JA/J>Z时，为壁式框架。3）当1<α<10，且JA/J≤≤Z时，为联肢剪力墙。4）当α<1时，为独立墙。其中：Ji为各墙肢截面惯性矩，JA=J−∑Ji；J为剪力墙对带洞口组合截面形心的惯性矩；α为剪26H2DJ

5、bic∑iDi力墙的整体系数，α=，H为剪力墙总高度，h为层高；i为连梁的刚度系数，Di=3；Th∑JilniJAT为墙肢轴向变形影响系数，当为双肢墙时[5]T=；当为多肢墙时，由文献表5-8查得T。J收稿日期:2013-05-14作者简介:付善春(1989-),男河南信阳人在读硕士研究生主要从事结构工程方面的研究,,,.36洛阳理工学院学报自然科学版()第23卷1.2顶点侧移及等效抗弯刚度1.2.1整体墙整体墙的顶点位移计算，可以用材料力学的公式计算，但因墙的截面较高，故应计取剪切变形对位移的影响，在开有洞口时，还应考虑洞口使位移增大的因素。为了

6、方便，也可以用只考虑弯曲变形的等效抗弯刚度EJ形式表示：eq⎧11VH30⎪(倒三角形分布荷载()倒三角形分布荷载)60EJ⎪eq⎪3⎪1V0HΔ=⎨()（均布荷载）均布荷载(1)8EJ⎪eq⎪31V0H⎪（顶点集中荷载）()顶点集中荷载⎪3EJ⎩eq由于种荷载的等效抗弯刚度3(2)EJ差别不大，可近式采用统一公式计算。eqEJqEJeq=9μJq(2)1+2HAq其中：Jq为剪力墙截面等效惯性矩，Jq=∑Jjhj/∑hj；Jj为剪力墙沿竖向各段的截面惯性矩，hj为各段相应高度，∑hj=H；Aq为等效截面面积，Aq=γ0A，γ0为洞口削弱系数，γ0

7、=1−1.25Ad/A0，A为剪力墙截面毛面积，Ad为剪力墙洞口总面积，A0为剪力墙立面纵截面面积。1.2.2整体小开口剪力墙[5]整体小开口墙的计算，可以参考整体墙的计算方法，在材料力学解答的基础上，考虑到连续栅化法的精确分析结果加以修正简化。实验和有限元分析表明：由于洞口的削弱，整体小开口剪力墙的位移比按材料力学公式计算的组合截面构件的位移增大20%。所以其顶点位移仍然按式(1)计算，但其中的等效刚度表达式应变为：EJqEJ=eq⎛⎞9μJq(3)1.2×+⎜⎟1⎜⎟HA2⎝⎠q1.2.3双肢剪力墙双肢剪力墙的等效抗弯刚度EJ是将剪力墙考虑弯曲

8、、剪切和轴向变形之后的顶点侧移，按顶点侧eq移相等的原则，将剪力墙的抗侧刚度折算成一个只考虑弯曲变形的等效竖向悬臂杆的刚度