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1、5.3 5.3 剪力墙结构的近似计算方法剪力墙结构的近似计算方法一、剪力墙的结构布置二、剪力墙的类型三、剪力墙的内力计算B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置剪力墙的平面布置剪力墙的竖向布置剪力墙的间距剪力墙的延性平面内、外刚度1 12 23 34 45 55.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件二、二、剪力墙的类型剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法根据理论分析和试验研究，剪力墙的受力特性与变形状态取决于剪力墙的开洞情况。根据洞口的大小、形状和
2、位置，将剪力墙分为4类：整体墙小开口整体墙联肢墙壁式框架B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算整体剪力墙小开口整体墙联肢剪力墙壁式框架1234剪力墙的分类判别式55.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件总原则总原则：1)1)应沿结构主要轴线方向布置应沿结构主要轴线方向布置矩形、T形、L形平面纵横两个方向布置三角形、Y形平面三边方向布置多边形、圆形、弧形径向和环向布置剪力墙的平面布置剪力墙的平面布置一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似
3、计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件总原则总原则：2)2)应尽量应尽量规则、拉通、对直规则、拉通、对直墙体错开或转折时的情况剪力墙的平面布置剪力墙的平面布置一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件总原则总原则：尽量避免剪力墙抗侧刚度突变：尽量避免剪力墙抗侧刚度突变宜从下至上连续布置；不宜突然取消宜从下至上连续布置；不宜突然取消可沿高度逐渐减少墙厚、混凝土等级可沿高度逐渐减少墙厚、混凝土等级顶层大开间时，顶层剪力墙应加强顶层大开间时，顶层剪力墙应加强123剪力墙的
4、竖向布置剪力墙的竖向布置一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件间距大间距大使用灵活、节约材料、充分发挥剪力墙承载力、自重小、楼面设计困难间距小间距小使用不便、耗费材料、不能充分发挥剪力墙承载力、自重大、楼面设计容易剪力墙的间距剪力墙的间距一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件分类分类大开间剪力墙小开间剪力墙间距68m，底层墙截面积在楼面面积的7%以内间距33.6m，底层墙截面积为楼
5、面面积的810%剪力墙的间距剪力墙的间距一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件总原则：剪力墙应设计为易于发生弯曲破坏的延性剪力墙，避免发生脆性的剪切破坏。构造措施：剪力墙每个墙段的长度不宜大于8m，高宽比不应小于2。剪力墙的延性剪力墙的延性一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件剪力墙特点：平面内刚度大，平面外刚度小。实际受力情况：当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外的弯
6、矩。影响：由于实际设计时，通常并不考虑剪力墙平面外的刚度，因此上述情况将对剪力墙的受力产生不利影响，在设计中应尽量控制剪力墙平面外的弯矩。平面内、外的刚度平面内、外的刚度一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件构造措施：1、沿梁轴线方向设置剪力墙，抵抗墙肢平面外弯矩；2、不能采用措施1时，宜在墙、梁相交处设置扶壁柱， 并计算扶壁柱截面、配筋；3、当不能采用措施1、2时，应在梁相交处设置暗柱， 并计算暗柱截面、配筋；4、必要时，剪力墙内可设置型钢。一、剪力墙的结构布置一、剪力墙的结构布置5.
7、3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件无洞口的剪力墙；或有洞口的剪力墙，但洞口面积小于16%，且洞口至墙边、洞口间的净距大于洞口长边尺寸时，可忽略洞口的影响。内力计算方法：截面应力满足平截面假设，可采用相应的材料力学的计算方法进行。整体剪力墙整体剪力墙二、二、剪力墙的类型剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件洞口面积较整体墙稍大，超过墙体面积的15%内力计算方法：截面应力已经不能满足平截面假设，而是相当于整体弯矩与局部弯矩的叠加。为方便计算，仍采用材料
8、力学的方法进行计算，并进行局部的修正。一般可将总力矩的85%按材料力学的方法计算，将总力矩的15%按墙肢的刚度进行分配。小开口整体墙小开口整体墙二、二、剪力墙的类型剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口，由于洞口面积较大，剪力墙的整体性已被破坏。此时剪力墙已经成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的连肢墙。内力计算方法：将连梁沿高度方向进行连续化处理，列微分方程求解，即所谓的连续化方法。联肢墙二、二、剪力墙的类型剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方
9、法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度接近墙肢的线刚度。此时，剪力墙的受力性能已经接近于框架了。内力计算方法：将剪力墙视为带刚域的框架结构，用D值法进行计算。壁式框架二、二、剪力墙的类型剪力墙的类型5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件 在水平荷载作用下，整体墙可简化为一个悬臂梁的受力模型： 内力计算问题可直接采用材料力学相关章节的方法； 位移计算时，由于需要用到刚度，对于有小洞口存在的整体墙，需要考虑洞口对墙体刚度的削弱。具体而言需要对截面面积和截面惯性矩进行修正，具体如
10、下：整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件截面面积修正：截面面积修正：A：剪力墙截面毛面积A0：剪力墙立面总墙面面积Ad：剪力墙立面总洞口面积Aw：无洞口剪力墙面积，有洞口剪力墙折算面积整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件截面惯性矩修正：截面惯性矩修正：Jwi：剪力墙沿竖向各段的截面惯性矩hi：剪力墙各段
11、相应的高度Jw：剪力墙组合截面惯性矩整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件位移计算：位移计算：剪力墙顶点位移：剪力墙顶点位移V0：底部截面剪力：底部截面剪力 ：剪力不均匀系数：剪力不均匀系数EJd：等效刚度：等效刚度整体剪力墙计算整体剪力墙计算1三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件：剪力不均匀系数：剪力不均匀系数整体剪力墙计算整体剪力
12、墙计算1三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件小开口整体墙计算小开口整体墙计算1）内力计算 弯矩计算 试验研究表明，小开口整体墙在水平荷载作用下，整体剪力墙即要绕组合截面的形心轴产生整体弯曲变形，各墙肢还要绕各自截面的形心轴产生局部弯曲变形，并在各墙肢产生相应的整体弯曲应力和局部弯曲应力。相比之下，整体弯曲变形是主要的，而局部弯曲变形是次要的，它不超过整体弯曲变形的15%。2三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计
13、算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件小开口整体墙计算小开口整体墙计算21）内力计算 弯矩计算外荷载产生的总弯矩外荷载产生的总弯矩产生产生整体弯曲整体弯曲变形时的外弯矩变形时的外弯矩产生产生局部弯曲局部弯曲变形时的外弯矩变形时的外弯矩k：整体弯矩系数。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%，可近似取k=0.85。三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件小开口整体墙计算小开口整体墙计算21）内力计算 弯矩计算第i墙肢在z高度处的总弯矩第i墙肢在z高度处的整
14、体弯矩第i墙肢在z高度处的局部弯矩三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件第第i i墙肢受到的总弯矩为：墙肢受到的总弯矩为：第i墙肢受到的局部弯曲的弯矩为：第i墙肢受到的整体弯曲的弯矩为：Ji：墙肢i对其自身形心轴的惯性矩J：剪力墙对组合截面形心轴的惯性矩三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件1）内力计算 剪力计算试验研究表明，各墙肢剪力的分配与墙肢的截面积和惯性矩有
15、关。当墙肢较窄时，剪力基本上是按照惯性矩的大小分配；当墙肢较宽时，剪力基本上是按照墙肢的截面积进行分配。为计算方便，在实际的整体小开口墙的计算中，近似的取两者的平均值进行计算。小开口整体墙计算小开口整体墙计算2三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件 由理论分析可知，各墙肢横截面上的轴向力由整体弯曲正应力来合成，局部弯曲在墙肢中不产生轴向力。yi：第i个墙肢横截面形心到组合截面形心之间的距离小开口整体墙计算小开口整体墙计算21）内力计算 轴力计算三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力
16、墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件 小开口整体墙的侧移可按材料力学公式计算，但由于洞口的存在使墙的整体抗弯刚度减弱，可将材料力学公式计算出的侧移增大20%。小开口整体墙计算小开口整体墙计算22）位移计算三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件联肢墙计算联肢墙计算1 1）计算假定）计算假定a、连梁的反弯点在跨中，连梁的作用可以用沿高度均匀分布的连续弹性薄片代替；b、各墙肢的刚度相差不过分悬殊，因而变形
17、曲线相似；c、连梁和墙肢考虑弯曲和剪切变形，墙肢还应考虑轴向变形的影响。3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件1 1）内力计算）内
18、力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数连梁折算惯性矩连梁折算惯性矩联肢墙计算联肢墙计算3首先出墙肢首先出墙肢 ， ，连梁，连梁 ， 连梁折算惯性矩连梁折算惯性矩三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件多肢墙中有多肢墙中有k k个连梁，每个连梁的个连梁，每个连梁的刚度用下式计算：刚度用下式计算：ai 第第i i列连梁计算跨度之半列连梁计算跨度之半 ci 第第i i和和i+1i+1墙肢轴线距离之半墙肢轴线距离之半1 1）内力计算）内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计
19、算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件连梁与墙肢刚度比连梁与墙肢刚度比1 1）内力计算）内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件墙肢轴向变形影响系数墙肢轴向变形影响系数T墙肢数目墙肢数目34578T0.800.850.9整体系数整体系数1 1）内力计算）内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算
20、几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件剪力影响系数剪力影响系数i 第第i 墙肢截面剪应力不均匀系数墙肢截面剪应力不均匀系数当墙的当墙的H/B不小于不小于4时，可取时，可取为为0。1 1）内力计算）内力计算步骤一步骤一计算几何参数计算几何参数联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件步骤二步骤二计算墙肢等效刚度计算墙肢等
21、效刚度 1 1）内力计算）内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件多肢墙连梁约束弯矩分配系数多肢墙连梁约束弯矩分配系数步骤三步骤三连梁内力计算连梁内力计算1 1）内力计算）内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件 i层连梁约束弯矩： i层第j个连梁剪力： i层第j个连梁弯矩：步骤三步骤三连梁内力计算连梁内力计算
22、1 1）内力计算）内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件i i层第层第1 1墙肢：墙肢：i i层第层第j j墙肢：墙肢：i i层第层第k k墙肢：墙肢：步骤四步骤四墙肢轴力计算墙肢轴力计算1 1）内力计算）内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件i层第层第j墙肢弯矩：墙肢弯矩：i层第层第j墙肢剪力：墙肢剪力：
23、步骤五步骤五墙肢弯矩、剪力计算墙肢弯矩、剪力计算1 1）内力计算）内力计算联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件2 2）顶点位移计算）顶点位移计算：剪力墙顶点位移：剪力墙顶点位移V0：底部截面剪力：底部截面剪力EJd：等效刚度：等效刚度联肢墙计算联肢墙计算3三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件壁式框架计算壁式框架计算 壁式框架是一种开洞较大的
24、剪力墙结构，其受力性能介于框架结构和剪力墙结构之间。 壁式框架由于其洞口较大，其剪力墙的受力性质已经接近框架结构受力，但由于其墙肢宽度和连梁高度较大，相交部分不能简化为一个节点，而形成有较大尺寸的节点区，梁柱进入节点区后，形成弯曲刚度无限大的刚域。4（带刚域框架）（带刚域框架） 三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件剪力墙的分类判别式剪力墙的分类判别式1 1）准则之一：）准则之一：按整体性分类按整体性分类式中式中Di为连梁刚度，为连梁刚度，Ji为剪力墙墙肢的刚度，因此为剪力墙墙肢
25、的刚度，因此整体形系数整体形系数反映了连梁和墙肢的刚度比反映了连梁和墙肢的刚度比连梁刚度大，墙肢刚度小时，结构整体性好；连梁连梁刚度大，墙肢刚度小时，结构整体性好；连梁刚度小，墙肢刚度大时，结构整体性差。刚度小，墙肢刚度大时，结构整体性差。5三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件2 2）准则之二：）准则之二：按剪力墙墙肢惯性矩比值分类按剪力墙墙肢惯性矩比值分类越大，出现反弯点的层数就越多根根据据理理论论分分析析和和试试验验研研究究，给给出出了了一一个个限限值值，作为划分剪力墙类别
26、的第二准则。，作为划分剪力墙类别的第二准则。Ji 墙肢i对其自身形心轴的惯性矩J 剪力墙对组合截面形心轴的惯性矩Jn 扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩剪力墙的分类判别式剪力墙的分类判别式5三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件当当 时时，可可以以忽忽略略连连梁梁的的作作用用，剪剪力力墙墙按按独独立立墙墙肢肢进行计算；进行计算；当当 时，可按连肢墙计算。时，可按连肢墙计算。当当 时时，且且 时时剪剪力力墙墙可可按按整整体体小小开开口口墙计算；墙计算；当只满足当只满足 时，剪力墙按壁式框架计算时，剪力墙按壁式框架计算当当无无洞洞口口或或洞洞口口面面积积小小于于剪剪力力墙墙总总面面积积15%时时，按按整整体体墙计算。墙计算。当只满足当只满足 时，剪力墙按双肢墙计算时，剪力墙按双肢墙计算剪力墙的分类判别式剪力墙的分类判别式5三、三、各类剪力墙的内力计算各类剪力墙的内力计算5.3 5.3 剪力墙结构剪力墙结构的近似计算方法的近似计算方法B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件B框架剪力墙框架剪力墙结构的近似计算方课件
