短肢剪力墙新型结构受力性能分析

《短肢剪力墙新型结构受力性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn短肢剪力墙新型结构受力性能分析杨正华，梁炯丰华东交通大学土木建筑学院，南昌（330013）E-mail：kewinyang@163.com摘要：本文根据联肢剪力墙结构和壁式框架结构的定义，推导出在墙肢截面尺寸一定时，联肢墙和壁式框架连梁截面高度的取值范围。结合算例，通过对相同墙肢截面的联肢剪力墙结构和壁式框架结构的的内力、位移分析，并且根据反弯点对结构内力的影响，提出了一种新的结构体系。这种结构体系，克服联肢剪力墙中墙肢弯矩大的缺点，同时又克服了壁式框架结构体系中，连梁截面高度大的缺点。关键词：短肢剪

2、力墙；壁式框架；内力位移分析；算例中国分类号：TU3751.前言钢筋混凝土短肢剪力墙是我国工程技术人员近年来提出的一种新型的抗侧力构件，在高层住宅结构中得到了日益广泛的应用，建设部已将其列为一种新型的住宅体系加以推广。这种结构体系具有布置灵活，建筑功能容易满足，结构自重轻，它克服了普通框架结构的露梁露柱等缺点，很大程度上满足了人们对住宅使用空间的要求，建筑上可以获得良好的采光与通风效果。我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》对短肢剪力墙的定义为：短肢剪力墙是指墙5/8≤≤hb肢截面高度与厚度比（肢高厚比）为5~8的剪力墙。即短肢剪力墙应满足cw，

3、hbc为墙肢截面高度，w为墙肢截面的厚度。但是，由于这种结构出现较晚，对它的研究不多，故目前工程界对短肢剪力墙的力学特征，抗震性能，设计方法还缺乏一致的看法。这已经造成了短肢剪力墙结构设计的混乱，许多高层住宅结构由于开洞过大，使得剪力墙墙肢过短，连梁高度过大，剪力墙设计上被设计成了扁柱，给结构的安全性和经济性造成了不利影响，因此，明确短肢剪力墙的定义，并对其力学性能，破坏形态，动力特征，抗震性能以及设计方法等进行系统研究，形成一套完整的设计理论，是建筑工程设计中急需解决的课题。东南大学程文瀼教授综合考虑了整体小开口墙，联肢墙和壁式框架的受力性能，

4、从经济与安全的角度出发，提出应将短肢剪力墙设计成联肢墙。并提出用联肢墙的整体性系数α和另一个表征墙肢强弱的系数，即墙肢系数Z来界定短肢剪力墙。根据笔者研究，对短肢剪力墙结构提出下列三种方案：5/8≤hb≤1、联肢剪力墙结构：除了墙肢截面尺寸满足cw，同时，应满足：其整体参IA≤Z数α<10，I，Z为墙肢系数。这种结构，墙肢的线刚度比连梁的线刚度大得多，连梁对墙肢的约束作用不强，各墙肢弯曲作用较为显著，墙体的破坏一般都呈弯曲型，大多数楼层未出现反弯点，但是，侧向荷载作用下墙肢弯矩较大，结构整体性应较整体小开口剪力墙和壁式框架弱。为了克服联肢剪力墙结

5、构的不足，应增加连梁对墙肢的约束作用，以增强结构的整体性，为此，将短肢剪力墙设计成壁式框架结构。-1-http://www.paper.edu.cn5/8≤hb≤2、壁式框架结构：除了墙肢截面尺寸满足cw，同时，应满足：α>10，IA>ZI。这种结构，墙肢与连梁刚度接近，即连梁刚度比较大，对墙肢的约束作用显著，结构整体性强，墙肢在荷载作用下，明显出现局部弯矩。剪力墙的内力分布接近框架，只是由于壁柱和壁梁都较宽，梁柱交接区形成不产生变形的刚域，它的变形已很接近剪切型，在侧向荷载作用下，以局部弯曲为主，几乎每层墙肢都有反弯点。由于反弯点的出现很大程度

6、上减小了墙肢的弯矩，根据定义可知结构的整体性较强，这对结构受力性能是非常有利的。3、新型结构：由于壁式框架结构整体性强，连梁的刚度较大，因而连梁的截面高度一般较大，有时影响房屋净高的要求，为此，提出一种新的结构体系，即满足下列条件：5/8≤≤hb墙肢截面尺寸满足cwIATZ=>α<10，I这种结构体系综合联肢墙和壁式框架结构的特点，能减小连梁截面高度，又能降低墙肢内的截面弯矩，因此是一种较为理想的结构体系。2.公式推导[1]根据联肢剪力墙结构和壁式框架结构定义，参考文献推导连梁的高度的取值范围如下：对于联肢墙：2n26Hα=n+1∑Dii=1Th

7、ci∑Ii=12cI2!ibiD=i3aiIAT=I假设各连梁采用相同的跨高比，可得：n+12!αTI∑iIbii=1=3nai212HNc∑ii=1式中N——结构的总层数n——结构的总跨数a——墙肢间净距ih——结构层高cci——墙肢间形心间距Ii——分别为i墙肢截面面积、惯性矩-2-http://www.paper.edu.cnH——墙肢总高T——肢距系数I——剪力墙对组合截面形心的惯性矩k+1IAi=II−∑——各墙肢截面积对组合截面形心的面积2次矩之和i=1考虑连梁剪切变形的影响，则II!=bibi2hbi12.8+()ai13⎛⎞n+1

8、⎜⎜α22AT⋅−(1)∑(µ⋅β)⎟⎟⎜⎜ii⎟⎟hbi=⋅⎜i=1⎟可得：aiδ⎜n⎟⎟⎜⎜12HNψλ⋅⋅t∑2⎟⎟⎜⎜⎝⎠i⎟⎟