多高层建筑结构设计第4章 剪力墙结构简化计算ppt课件.ppt

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1、第4章剪力墙结构简化计算4.1概述4.1.1基本假定两项基本假定：①楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚度无穷大的刚性楼板；而在平面外，则由于刚度很小，可忽略不计。②各榀剪力墙在其自身平面内的刚度很大，而相对来说，在其平面外的刚度很小，可忽略不计。4.1.2水平荷载在各片剪力墙之间的分配图4-14.1.3剪力墙的分类、受力特点及计算方法(1)整体墙(2)小开口墙(3)联肢墙(4)壁式框架(5)框支剪力墙最常用的计算方法1)连续连杆法2)带刚域框架方法3)有限元和有限条法图4-2图4-3图4-4图4-54.2整体墙计算

2、4.2.1计算要点整体墙的受力性能如同一个竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定。4.2.2内力计算整体墙的内力可按上端自由、下端固定的悬臂构件，用材料力学公式计算。图4-64.2.3位移计算当均布荷载作用时：当倒三角形荷载作用时：当集中荷载作用于墙顶时：顶点水平位移EIeq分别为实际上，三式差别并不大，可近似取平均值4.3小开口墙计算4.3.1计算要点小开口剪力墙在水平荷载作用下的受力性能接近整体剪力墙，其截面在受力后基本保持平面，正应力分布图形也大体上保持直线分布，各墙肢中仅有少量的局部弯矩；沿墙肢高度方向，大部分

3、楼层中的墙肢没有反弯点。4.3.2内力计算(1)第j墙肢的弯矩第j墙肢的整体弯矩：第j墙肢的局部弯矩第j墙肢的全部弯矩图4-7图4-8(2)第j墙肢的剪力对底层，墙肢剪力按墙肢截面积分配：近似方法计算：(3)第j墙肢的轴力剪力墙总弯矩的平衡条件4.3.3位移计算计算等效抗弯刚度EIeq时，IW及AW需按下式修正附加的局部弯矩该墙肢的弯矩4.4联肢墙计算4.4.1计算要点联肢墙由于门窗洞口尺寸较大，墙截面上的正应力不再成直线分布，其受力和变形发生了变化，墙肢的线刚度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

4、弯曲作用较显著，仅在少数层内墙肢出现反弯点，故需采用相应方法分析。4.4.2连续连杆法计算双肢墙(1)连续连杆法的基本假定①将每一楼层处的连梁简化为在整个楼层高度上的连续连杆。②假定两肢墙在同一标高处水平位移相等，即忽略连梁轴向变形对水平位移的影响。③假定在同一标高处，两肢墙的转角和曲率都相等。④假定各连梁的反弯点均在跨中。⑤沿墙高方向层高h，墙肢惯性矩I1、I2及截面积A1、A2，连梁截面惯性矩Ib和截面积Ab均为常数。⑥计算简图如图4-10b)所示。基本体系如图4-10c)所示。沿连梁的反弯点处切开，形成静定的悬

5、臂墙。取连梁切口处的内力τ(x)(剪力)为多余未知力；变形连续条件是连梁切口处沿未知力τ(x)方向的相对位移应等于零。图4-10(2)建立基本微分方程①墙肢弯曲变形产生的相对位移Δ1②墙肢剪切变形产生的相对位移Δ2③墙肢轴向变形产生的相对位移Δ3图4-11④连梁的弯曲和剪切变形产生的相对位移Δ4连梁变曲产生的相对位移：连梁剪切变形产生的相对位移：连梁弯曲和剪切变形引起的相对位移根据变形协调条件，切口处竖向相对位移为零，墙肢内力与其剪切变形θ2的关系为方便求解，令式(4-22b)双肢墙的基本微分方程。(3)基本方程的解

6、式(4-22b)的解Φ(ξ)齐次方程的通解特解边界条件1：当z=0，ξ=0，即墙顶位置，弯矩为0，因而。边界条件2：当z=H,ξ=1，墙底弯曲转角为0，而且在墙底截面即固定端，轴向变形引起的相对位移也为0。(4)双肢剪力墙的顶点侧移和等效抗弯刚度①顶点侧移根据墙肢内力与其弯曲变形θ1和剪切变形θ2的关系：剪力墙的侧移顶点(ξ=1)侧移Δ②等效抗弯刚度等效悬臂杆件在三种水平荷载作用下的顶点侧移(5)双肢墙的内力计算①第i层连梁剪力②第i层连梁端部弯矩③第i层第j墙肢的轴力④第i层第j墙肢的弯矩⑤第i层第j墙肢的剪力近似

7、按考虑弯曲和剪切变形之后j墙肢的折算惯性矩I0j进行分配：(6)双肢墙内力位移分布特点①双肢墙的侧移曲线呈弯曲型。α值愈大，墙的刚度愈大，侧移越小。②连梁的剪力分布特点：剪力最大(也是弯矩最大)的连梁不在底层，它的位置及大小将随α值改变。当α值增大时，连梁剪力加大，剪力最大的梁向下移。图4-12③墙肢的轴力与α值有关。因墙肢轴力即为该截面以上所有连梁剪力之和，当α值增大时，连梁剪力加大，墙肢轴力也必然加大。④墙肢的弯矩也与α值有关。α值越大，墙肢弯矩越小。4.4.3多肢墙计算要点(1)微分方程墙肢轴向变形产生的位移：

8、图4-15图4-16连梁弯曲剪切变形产生的位移：式(4-37)为多肢墙的总微分方程(2)微分方程的解(3)参数计算1)约束弯矩分配系数ηj2)轴向变形影响系数T(4)顶点位移和等效抗弯刚度多肢剪力墙的顶点侧移和等效抗弯刚度：4.5壁式框架计算4.5.1计算简图①框架轴线②刚域长度取法梁刚域长度：柱刚域长度：图4-17壁式框架计算简图图4-184