5剪力墙结构设计 327

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1、1 剪力墙结构设计 第五章 2 一 剪力墙结构概念设计 受力变形特点 水平荷载作用下 底部截面 控制截面 弯曲型变形 变形 构件截面长边大于4倍短边 剪切型变形 分类 H bW 2高墙 1 H bW 2中高墙 H bW 1矮墙 3 破坏形态 弯曲破坏 剪切破坏 滑移破坏 结构布置 最大适用高度 高宽比限值 P89表5 1 5 4 结构平 立面布置原则 材料强度及尺寸要求 4 二 内力 位移简化计算 基本假定 平面抗侧力假定 弹性变形假定 刚性楼板假定 竖向荷载作用下 每片墙按受荷面积计算竖向荷载 连梁 弯矩墙肢 轴力 5 水平荷载作用下 计算截面 y x bi bi b S01 S02 S03

2、 h h b01 b02 6 有效翼缘宽度bi T I型截面 L 型截面 剪力分配 墙的等效抗弯刚度 j层总剪力 7 剪力墙分类及受力特点 整体墙 15 洞口系数 洞口面积 墙面净面积 100 整体悬臂墙 弯曲型变形 8 小开口整体墙 15 30 小开口整体墙计算法 基本呈弯曲型变形 联肢墙 30 50 连续化计算法 向剪切型变形过渡 9 壁式框架 50 带刚域框架计算法 接近剪切型变形 整体墙计算法 整体墙判别 15 孔洞间 孔洞至墙边净距大于洞口长边 10 等效截面积 墙截面毛面积 0 洞口削弱系数 Ad 洞口立面总面积 A0 立面总墙面积 等效惯性矩Jq hn hi 11 顶点位移 倒三

3、角分布荷载 均布荷载 顶部集中荷载 V0 底部截面剪力 剪力不均匀系数 矩形 1 2 I形 全面积 腹板面积 T形 f H t B t G 剪切模量G 0 4E 12 13 联肢墙计算法 连续化方法 剪力墙 墙肢连梁 连梁 连杆 沿墙高离散 连续连杆 微分方程 曲线 图表 14 双肢墙算法 基本假定 墙肢刚度远大于连梁刚度 两墙肢同高各截面转角 曲率相等 各墙肢 连梁截面及层高等沿全高相同 忽略连梁轴向变形 忽略墙肢剪切变形 15 基本思路 A1J1 A2J2 hb h H 2a0 2c 2a0 2c 连梁设为均布的连续连杆 16 建立基本体系 力法 x 建立变形协调方程 求解 x 求解连梁剪

4、力 求解墙肢 连梁内力 17 基本方程 求切开处沿 x 方向变形 1 x 由墙肢弯曲变形产生的相对位移 1m 2m m 1 x 1 x 2c m x m 顺时针为正 1 x 与 x 反向 c1 c2 c 18 2 x 由墙肢轴向变形产生的相对位移 N N 2 x 由隔离体平衡 19 3 x 由连梁弯曲 剪切变形产生的相对位移 3 x 微段dx上 连梁截面积Ab dx h连梁惯性矩Jb x h 由悬臂梁变形公式 20 a 连梁计算跨度a a0i hbi 4 剪力不均匀系数G 剪切模量 J0b 连梁折算惯性矩 21 1 x 2 x 3 x 0 对x两次求导 连梁刚度系数D 连梁 墙肢刚度比 21

5、整体系数 2 22 倒三角分布荷载 均布荷载 顶部集中荷载 m x 连梁对墙肢的约束弯矩 双肢墙基本方程 设 x H 23 倒三角分布荷载 均布荷载 顶部集中荷载 0墙顶弯矩为0 1墙底弯曲转角为0 x 24 双肢墙内力计算 连杆约束弯矩 连梁中心坐标处 连梁约束弯矩 连梁剪力 连梁端部弯矩 25 V1j a0 M1j 26 墙肢轴力 墙肢弯矩 水平荷载在j层截面处的倾覆力矩 27 墙肢剪力 VPj 水平荷载在j层截面处总剪力 J0i 考虑剪切变形影响后的墙肢折算惯性矩 28 双肢墙位移及等效抗弯刚度 不同荷载形式下M MP VP y 29 边界条件 倒三角分布荷载 均布荷载 顶部集中荷载 考

6、虑墙肢剪切变形影响的系数 的函数f T 墙肢轴向变形影响的系数 30 31 双肢墙内力 侧移分布特点 水平位移y 层数 连梁剪力Vb 层数 增大 侧移减小 增大 Vb增大且Vbmax下移 32 墙肢轴力N 层数 墙肢弯矩M 层数 增大 N增大 增大 M减小 33 几何参数 的物理意义 整体系数 1 未考虑墙肢轴向变形 考虑墙肢轴向变形 T 墙肢轴向变形影响的系数 34 J 组合截面总惯性矩 y1 组合截面形心轴 y2 35 双肢墙截面应力 整体弯曲应力 局部弯曲应力 墙肢截面弯矩 轴力 36 k 整体弯曲应力在总应力中比例 均布荷载 k 1 0 1 0 0 75 0 5 0 25 较小 以局部

7、弯曲应力为主 较大 以整体弯曲应力为主 墙肢剪切变形影响系数 H B 4时 可忽略 37 多肢墙算法 与双肢墙比较 第i个切口处协调方程 还应考虑第 i 1 跨连梁内力对第i墙肢以及第 i 1 跨连梁对第 i 1 墙肢的影响 设各排连梁切口未知力和 mi m 为未知量 计算过程中区别 墙肢刚度 墙肢面积 38 A1J1 Ai 1Ji 1 AiJi Ai 1Ji 1 Ak 1Jk 1 1 i 1 i i 1 k ri B 2a0i 2ci AiJi Ai 1Ji 1 i x i x 39 连梁刚度 连梁与墙肢刚度比 1 整体系数 轴向变形影响系数T 40 m 分配系数 i 连梁约束弯矩分布系数

8、i 各跨连梁约束弯矩m i ri 第i跨连梁中点距墙边距离B 墙总宽 41 同层各连梁剪力大小分布 1 0 0连梁剪力均布 1 5 连梁剪力呈抛物线分布 0 42 联肢墙计算步骤 1 各墙肢Ai Ji 各连梁Abi Jbi 2 连梁折算惯性矩J0bi 3 连梁刚度Di 4 梁墙刚度比 21 43 5 墙肢轴向变形影响系数T 双肢墙 多肢墙 6 整体系数 7 剪切影响系数 H B 4 0 44 8 墙肢等效刚度 9 连梁约束弯矩函数 连梁中线位置坐标 1 2 或楼板板面标高处坐标 1 2 10 连梁约束弯矩函数m 11 连梁约束弯矩分配系数 i 双肢墙 i 1 多肢墙 45 12 连梁 第j层

9、总约束弯矩mj 13 j层第i个连梁剪力Vbij 14 j层第i个连梁端部弯矩Mbij 15 墙肢轴力 j层第1肢墙 j层第i肢墙 j层第k 1肢墙 46 16 j层i肢墙弯矩Mij 17 j层i肢墙剪力Vij J0i 墙肢折算惯性矩 18 顶点位移 倒三角分布荷载 均布荷载 顶部集中荷载 47 小开口整体墙计算法 判断条件 10JA J Z或JA J Zi 多肢墙 双肢墙 48 多肢墙 双肢墙 系数Z Zi 墙肢 连梁较均匀 查表 P99表5 7 各墙肢相差较大 查表求S P99表5 8 49 小开口墙内力分布特点 墙肢中大部分层无反弯点 截面上正应力分布接近直线 50 小开口墙内力 位移计

10、算 k 整体弯曲应力在总应力中比例 墙肢截面内力 51 连梁内力 剪力Vbi 上下层墙肢轴力差 端部弯矩Mbi 顶点位移 52 墙肢内力修正 h 1 53 壁式框架计算法 判断条件 50 连梁刚度接近墙肢刚度 特点 大部分层墙肢有反弯点 宽梁 宽柱 连梁 墙相交部分视作刚域 54 计算简图 hw h 连梁 墙简化为杆端带刚域的变截面杆件计算 55 刚域长度 hw h hl hl2 hl1 hZ hZ1 hZ2 hZ 4 hZ 4 hl 4 hl 4 梁 hZ1 hl 4或hZ2 hl 4 柱 hl1 hZ 4或hl2 hZ 4 56 计算法 D值法 修正杆件刚度 反弯点高度 不考虑轴向变形 壁

11、式框架柱D值计算 杆件特点 杆端带刚域 截面高度大 剪切变形不忽略 杆件转角刚度系数 剪切影响系数 57 l al l bl m12 m21 1 1 2 2 直杆1 2 转角 m 12 m 21 v 21 v 12 58 m 12 v 12 m12 v12 1 1 m21 v21 m 21 v 21 2 2 59 线刚度i用k代替 梁 柱 k 杆件修正刚度 D值 60 带刚域框架柱反弯点高度系数 h h ah bh yh h ynh Mb Ma sMa sMb y0 标准反弯点高度比 梁柱刚度比K y1 上下层梁刚度变化的修正值y2 y3 上 下层层高变化的修正值 2 h上 h 3 h下 h

12、61 三 构件截面设计 剪力墙正截面承载力计算 偏压 墙肢截面中分布钢筋均参与受力 受压区不考虑分布筋作用 1 砼强度影响系数 C50取0 8 C80取0 74 cu 砼极限压应变 62 b大偏压 N fy As f y A s 1 fc hw hf h f bf b f fsi Asi hw0 1 5x x h f时 bw 63 1 压应力与fc比值 C50取1 0 C80取0 94 x 2a s x h f时 64 b小偏压 N s As f y A s 1 fc x h f时 65 x h f时 考虑抗震时 RE 0 85 66 偏拉 大偏拉 截面大部分受拉 小偏拉 全截面受拉 无地震作

13、用 考虑地震作用 67 无地震 有地震 2 5 2 5 c 砼强度影响系数 C50取1 0 C80取0 8 剪力墙斜截面承载力计算 受剪截面限制条件 剪压比 68 一 二 三级抗震 9度抗震 四级抗震 不需调整 剪力墙底部加强部位墙肢截面剪力设计值V Vw 剪力增大系数 一级 1 6二级 1 4三级 1 2 Mwua 剪力墙正截面受弯承载力对应的弯矩值 采用材料强度标准值 实配钢筋截面积 考虑承载力抗震调整系数 69 Vw 剪力墙肢截面剪力计算值 考虑地震作用 max 墙肢总高度的1 8 底部两层高度 墙肢总高度的1 10 H 150m 底部加强部位 max 1 8墙肢总高度 框支层及其以上两

14、层高度 偏压时抗剪计算 无地震 有地震 1 5 2 2N 0 2fcbwhw 70 偏拉时抗剪计算 无地震 有地震 若公式右边 取 71 正截面承载力计算 M fy As f y A s 1 fc 1 系数 C50取1 0 C80取0 94 连梁计算 72 斜截面承载力计算 连梁跨度小 高度大形成深梁 房屋1 3高度处连梁破坏更明显 反复荷载作用下形成X型剪切裂缝 剪切型脆性破坏 73 无地震 有地震 跨高比 2 5 跨高比 2 5 c 砼强度影响系数 C50取1 0 C80取0 8 连梁截面限制条件 74 连梁端剪力设计值Vb 9度抗震 一级抗震 二级抗震 三级抗震 四级抗震 按地震作用组合的剪力设计值 75 VGb 重力荷载代表值 考虑地震作用组合 产生的剪力设计值ln 净跨Mlbua Mrbua 连梁左 右端与正截面抗弯承载力对应的弯矩值 采用材料强度标准值 实配钢筋截面积 考虑承载力抗震调整系数 按顺时针 逆时针取大值 Mlb Mrb 连梁左 右端弯矩设计值 考虑地震作用组合 按顺时针 逆时针取大值 一级抗震时若均为负弯矩 绝对值较小的取为0 76 连梁斜截面承载力计算公式 无地震作用 有地震作用 跨高比 2 5 跨高比 2 5 77 第五章作业 P1212 4 9 10