高层课件7 第六章 剪力墙结构设计.ppt

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1、高层建筑结构设计第六章剪力墙结构设计深圳大学土木工程学院第六章　剪力墙结构设计结构布置剪力墙分类及判别方法剪力墙翼缘有效宽度确定方法剪力墙结构在竖向荷载下的内力计算方法剪力墙结构在水平荷载下的内力和位移计算方法剪力墙截面承载力计算方法构造要求结构布置双向布置，双方向刚度接近，数量合适墙肢截面宜简单、规则，形成明确的墙肢和连梁，避免错洞墙和叠合错洞墙避免脆性破坏，慎用“长墙”注意剪力墙平面外的稳定性不宜将楼面主梁支承于连梁上剪力墙分类及判别方法剪力墙分类一（按墙肢长度）一般剪力墙（墙肢截面高度与墙厚之比大于8）短肢

2、剪力墙（墙肢截面高度与墙厚之比为5~8）剪力墙分类二（按是否开洞、开洞大小）整截面剪力墙整体小开口剪力墙联肢剪力墙壁式框架按整体性系数、墙肢惯性矩比对剪力墙类型的判别方法整截面剪力墙及其受力特点无洞口的剪力墙或洞口面积不超过墙体面积的15%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整截面剪力墙（或称为悬臂剪力墙）。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算。整体小开口剪力墙及其受力特点洞口面积稍大、超过墙体面积

3、的15%时，通过洞口的正应力分布已不再成一直线，而是在洞口两侧的部分横截面上，其正应力分布各成一直线除了整个墙截面产生整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，实际正应力分布相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力由于洞口还不很大，局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15％。因此，可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定，且大部分楼层上墙肢没有反弯点内力和变形仍按材料力学计算，然后适当修正联肢剪力墙及其受力特点洞口开得比较大，截面的整体性已经破坏，横截面上正应力分布和截面变形已不再符合平截面假设墙肢的线刚度

4、比连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较为显著，仅在个别或少数层内出现反弯点这种剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系，故称为联肢剪力墙壁式框架及其受力特点洞口开得比联肢剪力墙更宽，墙肢宽度较小，墙肢与连梁刚度接近时，墙肢明显出现局部弯矩，在许多楼层内有反弯点。剪力墙的内力分布接近框架，故称壁式框架。壁式框架实质是介于剪力墙和框架之间的一种过渡形式，它的变形已很接近剪切型，只不过壁柱和壁梁都较宽，因而在梁柱交接区形成不产生变形的刚域。剪力墙类型的判别方法利用两个参数整体性系数反映连梁与

5、墙肢刚度间的比例关系墙肢惯性矩比值判别准则（教材P159）双肢多肢2a2c剪力墙类型的判别方法利用两个参数整体性系数反映连梁与墙肢刚度间的比例关系墙肢惯性矩比值判别准则（教材P159）双肢多肢当当当且且且为整体小开口墙；为壁式框架；为连肢墙；剪力墙类型判别例题15层剪力墙，总高42.4m，截面尺寸如图所示，试判别剪力墙的类型。剪力墙结构在水平荷载下的内力和位移计算方法基本假定：不同方向的剪力墙分别作为平面结构处理楼板刚度无穷大，每一方向的各榀剪力墙按等效刚度分配水平荷载剪力墙翼缘有效宽度确定方法各榀剪力墙的内力

6、和位移计算方法整截面剪力墙：材料力学方法整体小开口剪力墙：材料力学方法（修正）联肢剪力墙：连续化近似方法壁式框架：D值法剪力墙翼缘有效宽度确定方法整截面剪力墙考虑小洞口的折算截面面积和等效惯性矩顶点位移（考虑剪切变形影响）(6.10)(6.11)(6.12)(6.9)(6.8)整截面剪力墙顶点位移（换算成弯曲变形形式）等效刚度EIeq(6.13)(6.14)(6.15)(6.19)整体小开口剪力墙内力计算：总弯矩分为两部分，计算墙肢弯矩、轴力和剪力墙肢弯矩墙肢轴力墙肢剪力个别细小墙肢弯矩顶点位移：放大1.2倍(6

7、.20)(6.21)整体小开口剪力墙例题15层整体小开口剪力墙，总高42.4m，截面尺寸及所受水平地震作用如图所示，材料弹性模量E=2.55X104MPa，试：1、求墙肢基底截面内力；2、求顶部位移。双肢剪力墙（连续化方法）基本假设：连梁的反弯点在跨中，每一楼层处的连梁可以离散为均布在整个层高范围内的连续化连杆连梁的轴向变形忽略不计假定在同一高度处，两个墙肢的截面转角和曲率相等力法方程的建立1、将连杆在中点切开，由于连梁中点是反弯点，切口处弯矩为零，只有剪应力和正应力2、连杆切口处沿方向的变形连续条件：力法方程的

8、建立3、引入平衡条件与力——变形关系，得到双肢墙的基本微分方程为连杆剪力对两墙肢中心约束弯矩之和为连梁考虑剪切变形后的折算惯性矩为连梁的刚度系数为未考虑墙肢轴向变形的整体系数为考虑了墙肢轴向变形的整体系数为双肢组合截面形心轴的面积矩(6.47)(6.35)(6.43)力法方程的求解代换：化简方程为：奇次方程解为特解为引入边界条件：墙顶弯矩为零，墙底转角为零得到方程的解（查