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1、4.4 剪力墙结构backback剪力墙分类单片剪力墙的受力特点 剪力墙的布置和有效翼缘宽度剪力墙的内力和水平位移计算剪力墙分类判别1backback4.4.1 剪力墙分类一、按外形尺寸： 低剪力墙（H/B1） 中高剪力墙（ 1 H/B2） 高剪力墙（H/B2）二、按洞口情况：整体墙，小开口墙，联肢墙，壁式框架三、按有无边框支承情况：带边框剪力墙、不带边框的落地剪力墙和框支剪力墙234.4.2 剪力墙的受力特点4结论：M是由M1和M2及整体弯矩Na 组成整体弯矩计算截面以上所有连梁的约束弯矩的总和；计算截面处的墙肢轴力为连梁剪力之和整体弯矩（连梁的约束弯矩）越大，剪力墙的整体性就越好连梁的刚度
2、越大，提供的约束弯矩越大洞口大小影响剪力墙的受力特点5一、结构布置剪力墙沿结构的主轴布置剪力墙布置应规则、拉通、对直剪力墙沿竖向贯通建筑全高剪力墙的间距：小开间剪力墙横墙间距为2.74m；大开间剪力墙横墙间距可达68m剪力墙结构的刚度过大，周期较短，地震作用也会增大，故宜控制其刚度，使其满足结构的位移限值要求即可。单片剪力墙的高宽比不宜小于2剪力墙结构平面过长时应设伸缩缝剪力墙上的门窗洞口宜成列布置、上下对齐，形成明确的墙肢和连梁4.4.3 剪力墙结构的布置和截面尺寸6二、截面尺寸u墙肢的最大宽度不宜大于8m；u墙肢的最小宽度不应小于3bw；也不小于500mmu 一、二级抗震设计时，小墙肢的轴
3、压比 宜控制在0.6以下；u 墙肢的最小厚度：一级抗震设计时不应小于160mm，也不应小于层高的1/20;其余情况下不应小于140mm，也不应小于层高的1/25。u同时应首先满足抗剪要求。74.4.4 剪力墙结构内力和位移计算剪力墙的分类计算假定各类剪力墙的简化计算方法剪力墙内力及变形规律backback8一、剪力墙的分类一、剪力墙的分类分类原则（指标）整体性系数连梁总抗弯线刚度与墙肢总抗弯线刚度比净惯性矩/总惯性矩墙肢截面与洞口宽窄的关系洞口面积、位置分类 整体小开口剪力墙 联肢剪力墙 壁式框架整体墙联肢剪力墙不规则开洞剪力墙材料力学方法连续化方法带刚域D值法有限元法连续化方法9二、计算假定
4、二、计算假定假定楼板刚度无穷大按纵横两向计算（平行水平作用方向的墙承担荷载）翼缘宽度荷载在各片剪力墙之间的分配竖向荷载按受荷面积水平荷载按等效抗弯刚度考虑剪切变形的影响，抗弯刚度采用等效抗弯刚度1011计算方法由于小开口整体墙截面基本保持平面，正应力分布大体为线性分布，可视为整体悬臂墙计算。折算面积Aq和折算惯性矩Iq三三 整体墙的内力和位移计算整体墙的内力和位移计算位移计算12令等效抗弯刚度为：则位移计算公式简化为：13四 小开口整体墙的计算概念：试验和平面有限元法分析表明：当剪力墙开口较小时，截面的应力分布基本上接近于直线，截面变形后大体上仍保持平截面，洞口对整截面工作性能影响较小，这种剪
5、力墙称为小开口整体墙。计算方法：由于小开口整体墙截面基本保持平面，正应力分布大体为线性分布，因此其内力可基本上按材料力学方法求解，对局部弯矩部分稍加修正。小开口墙应满足的条件：（1）局部弯矩占总弯矩的很小部分，即要求 ；（2）大部分楼层上墙肢不出现反弯点，墙基本上按竖向悬臂构件受力。1415内力计算墙肢弯矩墙肢轴力式中Aj第j墙肢截面面积；Yj第j墙肢截面重心至组合截面重心的距离。墙肢剪力16位移计算系数1.2是由于洞口削弱而使位移增大。因此，小开口整体墙的等效刚度为式中，q，qmax，P分刷为均布荷载值、三角形荷载量最大值和顶点荷载值 I组合截面惯性矩； A墙肢截面面积之和； 剪应力分布不均
6、匀系数，矩形=1.2，T形=1.5。 17五 双肢墙的内力和位移计算连续化方法是一种相对较精确的手算方法，将连梁看做分散在结构整个高度上的连续连杆基本假定忽略连梁的轴向变形；两墙肢的水平位移相同；各墙肢的刚度相差不太悬殊，因而变形曲线相同，各层侧移y，和转角相同，连梁两端的转角相同，连梁的反弯点在跨中；墙肢和连梁的几何特性沿全高相同，即墙肢面积、惯性矩相同，如有变化，取各层刚度的平均值；18求解双肢墙的变形协调条件是什么?其中,（x）由哪三部分组成?19原理分析应用力法原理，将连梁中点切开，去掉多余联系，建立静定基本体系，在切口两侧出现多余未知力连续分布的剪力 。在未知力 和外荷载作用下在切口
7、两侧之间产生的位移，使切口两侧产生相对位移的因素有： 在 作用下使连梁产生弯曲变形和剪切变形 ； 在墙肢轴向力作用下，墙肢产生竖向位移而使切口发生相对位移 ；由于外荷载作用，使墙肢产生弯曲与剪切变形 。对原结构在切口位置变形为零，故：2021222324式中 第列连梁跨度之半，第列连梁的分布剪力； 第列连梁惯性矩；第列连梁考虑剪切变形的惯性矩，； 第j列连梁由于连梁的弯曲与剪切变形使切口两边产生的相对位移为 25由于外荷载作用使墙肢产生的弯曲与剪切变形，使连梁切口两边产生的相对位移为式中 由于墙肢弯曲产生的转角；26外荷载使墙肢产生弯曲和剪切变形，不产生轴力，故墙肢的轴力由连梁剪力产生，由图知
8、：由此产生的变形为：第j列连梁切口本来不存在，因此其连续条件为将式三项位移代人，微分两次，可得第j列连梁的总微分方程同4-28b27引入外荷载在x处截开剪力墙，根据平衡条件得：由假定条件知：则：令：连梁对墙肢的约束弯矩28对x再次微分得：整理后得总微分方程（三角形荷载）（顶点集中荷载）（均布荷载）同4-2929联肢墙的整体系数：墙肢、连梁的截面形心惯性矩剪力墙截面总惯性矩单位高度上连梁的转角刚度参数反映墙肢轴向变形的一个参数30令：得：其中 可以通过查表得到。T为轴向变形影响系数31四、双肢墙的内力计算四、双肢墙的内力计算J层连梁的剪力和弯矩为：J层墙肢的弯矩为：J层墙肢的剪力为：I1+I2I
9、1+I2I1+I2I1+I2I1+I232位移计算式中 底层剪力； 等效惯性矩。五、双肢墙的位移和等效刚度五、双肢墙的位移和等效刚度等效刚度： 式中， 为与 a 相关的函数，可查表得到。表5-6给出倒三角形荷载下的相应值 墙肢剪切变形影响系数33壁式框架带刚域D值法刚域及其长度原因刚域长度带刚域D值法带刚域梁的线刚度带刚域柱的D值backback34带刚域杆件的反弯点高度y=uc+sy0+y1+y2+y3backback354.4.5 剪力墙的分类判别剪力墙的分类判别一一 剪力墙整体系数的物理意义剪力墙整体系数的物理意义 单位高度上连梁的转角刚度使连梁两端同时发生同向单位转角时需要施加的总力矩
10、。整体系数的物理意义连梁总转角刚度与墙肢总线刚度的相对比值，为无量纲系数364.4.5 剪力墙的分类判别剪力墙的分类判别二二 剪力墙的肢强系数剪力墙的肢强系数 衡量墙肢强弱的参数用肢强系数洞口大，肢强系数大，洞口小，肢强系数小37三 剪力墙的分类判别条件 整体墙小开口整体墙联肢墙壁式框架38四、联肢剪力墙的位移和内力分布规律四、联肢剪力墙的位移和内力分布规律1、与、与a的关系的关系 时，a值越大，墙的抗侧刚度越大墙肢轴力与a有关，a越大，墙肢轴力就越大；墙肢弯矩与与a有关， a越大，墙肢弯矩就越小。2、墙肢受力特点与、墙肢受力特点与a的关系的关系当a很大时，大于10，剪力墙主要以整体弯矩为主，
11、可将其看做整体悬臂墙分析；弯曲型变形特点当a非常小时，连梁的约束弯矩很小，可将墙肢连梁看做两端铰接的连杆，则主要以局部弯矩为主；当a在1至10之间时，则弯矩为两部份叠加；为联肢墙，弯曲型变形特点开洞很大时，墙肢很弱，a远大于10，但弯矩图与整体墙肢不同，更接近于框架。剪切型变形特点3932.简述在水平荷载作用下,四类剪力墙反弯点分布的一般规律25当洞口比较大而且比较宽时，墙肢与连梁相比过弱，就会产生大多数楼层的墙肢出现反弯点的情况，这种剪力墙称为_。 40框架-剪力墙结构内力和位移的简化计算方法基本假定基本思路协同工作分析集成平面化连续化分配几个问题：框架-剪力墙协同工作体系（刚接、铰接）刚度
12、特征值计算步骤确定计算简图计算刚度特征值（查表）计算总剪力墙的弯矩、层剪力总框架层剪力=总层剪力-总剪力墙层剪力(广义剪力再分配)内力计算backback41刚度特征值抗推刚度与抗侧刚度综合框架抗推刚度Cf=hD综合剪力墙抗弯刚度EIw= EIw综合连梁抗弯刚度Cb=m/h= 6Ci/h刚度特征值backback说明框架一剪力墙结构刚度特征值的物理意义，并分别画出=0，=，=2时结构的侧移曲线示意图。42框架-剪力墙结构的受力与变形特点backback框架剪力墙框架-剪力墙变形特点荷载分配剪力分布43backback框架-剪力墙结构的剪力分布VpVwVf44简要说明框架-剪力墙结构刚度特征值的
13、物理意义。简要说明在框架-剪力墙结构中限制剪力墙最大间距的理由。 45剪力墙截面设计墙肢截面设计连梁截面设计延性问题backback46墙肢截面设计墙肢正截面（受弯）承载力计算平面外承载力验算（小偏压情况）N2.5 Vb=0.07fcbbhb0+fyvAsvhb0/s跨高比=2.5 Vb=0.063fcbbhb0+0.9fyvAsvhb0/s有地震作用组合（）严格控制截面尺寸（名义剪应力）无地震作用组合 Vb2.5 Vb=0.20fcbbhb0/GamaRE跨高比=2.5 VbC20），钢筋（分布筋、箍筋一级，其它二级）截面尺寸（厚度）：稳定要求一级(=max(h/20，160);其它(=max(h/25，140)抗剪要求（剪压比）V=a*fcbwhw0/GamaRE, a=0.25(0.20),0.20(0.15)配筋：竖向钢筋：端部筋（明柱、暗柱、翼柱）、分布筋水平钢筋：端部附加筋、分布筋洞口加强筋连梁截面尺寸：抗剪要求（剪压比）V=a*fcbbhb0/GamaRE, a=0.25,0.20(0.15)配筋：纵筋：锚固抗剪钢筋：backback55
