剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計.ppt

第四章剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計 河北科技大學(xué)建工學(xué)院 主要內(nèi)容 主要內(nèi)容 4 1剪力墻結(jié)構(gòu)計算假定4 2剪力墻的受力特點 分類和計算方法4 3剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算4 4剪力墻截面設(shè)計和構(gòu)造要求4 5連續(xù)截面設(shè)計和構(gòu)造要求4 6剪力墻結(jié)構(gòu)的布置要求 剪力墻結(jié)構(gòu) 是由一定數(shù)量的鋼筋混凝土豎向縱 橫墻體和樓層 板 組合在一起的空間受力體系 為了滿足使用要求 剪力墻常開有門窗洞口 根據(jù)洞口的有無 大小 形狀和位置等 剪力墻主要可劃分為以下幾類 整體墻 幾何判定 1 剪力墻無洞口 2 有洞口 墻面洞口面積不大于墻面總面積的16 且洞口間的凈距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長邊尺寸 受力特點 可視為上端自由 下端固定的豎向懸臂構(gòu)件 整體小開口墻 幾何判定 1 洞口稍大一些 且洞口沿豎向成列布置 2 洞口面積超過墻面總面積的16 但洞口對剪力墻的受力影響仍較小 受力特點 在水平荷載下 由于洞口的存在 墻肢中已出現(xiàn)局部彎曲 其截面應(yīng)力可認(rèn)為由墻體的整體彎曲和局部彎曲二者疊加組成 截面變形仍接近于整體墻 聯(lián)肢墻 幾何判定 沿豎向開有一列或多列較大的洞口 可以簡化為若干個單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁聯(lián)結(jié)起來組成 受力特點 連梁對墻肢有一定的約束作用 墻肢局部彎矩較大 整個截面正應(yīng)力已不再呈直線分布 壁式框架 大開口剪力墻 幾何判定 當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大 且洞口較寬 墻肢寬度相對較小 連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度 受力特點 與框架結(jié)構(gòu)相類似 剪力墻結(jié)構(gòu)的計算方法 剪力墻結(jié)構(gòu)的計算假定 剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 整體墻和整體小開口墻的計算 雙肢墻和多肢墻的連續(xù)化計算方法 壁式框架在水平荷載作用下的近似計算 整體墻和整體小開口墻的計算 雙肢墻的內(nèi)力和位移計算雙肢墻由連梁將兩墻肢聯(lián)結(jié)在一起 且墻肢的剛度一般比連梁的剛度大較多 相當(dāng)于柱梁剛度比很大的一種框架 屬于高次超靜定結(jié)構(gòu) 可采用連梁連續(xù)化的分析法 基本假定1 每一樓層處的連梁簡化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿 2 忽略連梁軸向變形 兩墻肢同一標(biāo)高水平位移相等 3 轉(zhuǎn)角和曲率亦相同 每層連梁的反彎點在梁的跨度中央 4 沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變 當(dāng)有變化時 可取幾何平均值 微分方程的建立1 第一步 根據(jù)基本體系在連梁切口處的變形連續(xù)條件 建立微分方程 將連續(xù)化后的連梁沿反彎點處切開 可得力法求解時的基本體系 切開后的截面上有剪力集度 z 和軸力集度 z 取 z 為多余未知力 根據(jù)變形連續(xù)條件 切口處沿未知力 z 方向上的相對位移應(yīng)為零 建立微分方程 1 由于墻肢彎曲變形所產(chǎn)生的相對位移 當(dāng)墻肢發(fā)生剪切變形時 只在墻肢的上 下截面產(chǎn)生相對水平錯動 此錯動不會使連梁切口處產(chǎn)生相對豎向位移 即由墻肢剪切變形所產(chǎn)生的相對位移為零 2 墻肢軸向變形所產(chǎn)生的相對位移 基本體系在切口處剪力作用下 自兩墻肢底至z截面處的軸向變形差為切口所產(chǎn)生的相對位移 計算截面 z截面處的軸力在數(shù)量上等于 H z高度范圍 內(nèi)切口處的剪力之和 3 連梁彎曲和剪切變形所產(chǎn)生的相對位移 由于連梁切口處剪力 z 作用 使連梁產(chǎn)生彎曲和剪切變形 在切口處所產(chǎn)生的相對位移為 連梁切口處的變形連續(xù)條件 2 第二步 引入補充條件 求 3 第三步 微分方程的簡化 雙肢墻的基本微分方程 4 第四步 引入約束彎矩表述的微分方程 微分方程的求解 1 二階常系數(shù)非齊次線性微分方程求解 注 推導(dǎo)一個例子 2 根據(jù)邊界條件 彎矩和曲率的關(guān)系計算 注 是否可以采用切口水平相對位移為零 進(jìn)行求解 內(nèi)力計算 如將線約束彎矩m1 m2 分別施加在兩墻肢上 則剛結(jié)連桿可變換成鉸結(jié)連桿 此處忽略了 對墻肢軸力的影響 鉸結(jié)連桿只能保證兩墻肢位移相等并傳遞軸力 即兩墻肢獨立工作 可按獨立懸臂梁分析 其整體工作通過約束彎矩考慮 1 連梁內(nèi)力 2 墻肢內(nèi)力 位移和等效剛度 1 位移 考慮墻肢彎曲變形和剪切變形的影響 2 等效剛度 雙肢墻內(nèi)力和位移分布特點 雙肢墻內(nèi)力和位移分布具有下述特點 多肢墻的內(nèi)力和位移計算 多肢墻分析方法的基本假定和基本體系的取法均與雙肢墻類似 其微分方程表達(dá)式與雙肢墻相同 其解與雙肢墻的表達(dá)式完全一樣 只是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計算 微分方程的建立和求解 計算步驟 1 m排連梁 m 1肢墻 2 未知量 各列連梁的中點切口處的剪力 或約束彎矩 3 協(xié)調(diào)方程 各組連梁的中點切口處的相對位移為零 4 建立m組協(xié)調(diào)方程 相疊加后可建立與雙肢墻完全相同的微分方程 其解與雙肢墻的表達(dá)式完全一樣 只是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計算 5 連梁約束彎矩的分配 連梁剛度大 分配的約束彎矩大 反之 減小 6 考慮水平位置的影響 靠近墻中部的連梁剪應(yīng)較大 注 多肢墻的計算參數(shù) 注 多肢墻的約束彎矩分配系數(shù) 約束彎矩分配系數(shù) 1 約束彎矩分配系數(shù) 2 影響因素 2 多肢墻的整體工作系數(shù) 1 各列連梁的剛度系數(shù) 3 連梁的位置 3 分配系數(shù)的計算 內(nèi)力計算 位移和等效剛度 壁式框架的內(nèi)力和位移計算由于墻肢和連梁的截面高度較大 節(jié)點區(qū)也較大 故計算時應(yīng)將節(jié)點視為墻肢和連梁的剛域 按帶剛域的框架 即壁式框架 進(jìn)行分析 計算簡圖 帶剛域桿件的等效剛度壁式框架與一般框架的區(qū)別 1 梁柱桿端均有剛域 從而使桿件的剛度增大 2 梁柱截面高度較大 需考慮桿件剪切變形的影響 1 無剛域桿件且不考慮剪切變形的轉(zhuǎn)動剛度轉(zhuǎn)動剛度 當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角 1時 所需的桿端彎矩 2 無剛域桿件但考慮剪切變形的剛度轉(zhuǎn)動剛度 當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角 1時 所需的桿端彎矩 3 帶剛域桿件且考慮剪切變形的剛度轉(zhuǎn)動剛度 帶剛域桿件 當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角 1時所需的桿端彎矩 由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知 當(dāng)AB桿件兩端發(fā)生轉(zhuǎn)角1 時 考慮桿件剪切變形后的桿端彎矩為 桿端的約束彎矩 4 帶剛域桿件的等效剛度為簡化計算 可將帶剛域桿件用一個具有相同長度L的等截面受彎構(gòu)件來代替 如圖6 7 2 d 所示 使兩者具有相同的轉(zhuǎn)動剛度 即 內(nèi)力和位移計算將帶剛域桿件轉(zhuǎn)換為具有等效剛度的等截面桿件后 可采用D值法進(jìn)行壁式框架的內(nèi)力和位移計算 1