高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教案B(近似計(jì)算方法)

1、土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院5.1 5.1 框架結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法框架結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法 5.2 5.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法 5.3 5.3 框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法5.4 5.4 扭轉(zhuǎn)近似計(jì)算扭轉(zhuǎn)近似計(jì)算 本章重點(diǎn)介紹了框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法本章重點(diǎn)介紹了框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法( (分層法分層法) )與水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法與水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法( (D D值法值法) )以及框架的以及框架的變形及穩(wěn)定驗(yàn)算，剪力墻結(jié)構(gòu)中介紹了變形及穩(wěn)定驗(yàn)算，剪力墻結(jié)構(gòu)中介紹了剪力墻的分類界限剪力墻

2、的分類界限及其及其受力特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了受力特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了( (小開(kāi)口小開(kāi)口) )整體墻，聯(lián)肢墻整體墻，聯(lián)肢墻在水平荷載作在水平荷載作用下的內(nèi)力與側(cè)移計(jì)算方法?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中重點(diǎn)介紹了用下的內(nèi)力與側(cè)移計(jì)算方法?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中重點(diǎn)介紹了框架與框架與剪力墻的協(xié)同工作剪力墻的協(xié)同工作計(jì)算方法。計(jì)算方法。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 5.1.3 水平荷載作用下框架側(cè)移的近似計(jì)算水平荷載作用下框架側(cè)移的近似計(jì)算高層結(jié)構(gòu)要控制側(cè)移，對(duì)框架結(jié)構(gòu)來(lái)講，側(cè)移控制有兩部分：一是高層結(jié)構(gòu)要控制側(cè)移，對(duì)框架結(jié)構(gòu)來(lái)講，側(cè)移控制有兩部分：一是結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移的控制，目的是使結(jié)構(gòu)滿足正常使用的要求；二是結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移的控制

3、，目的是使結(jié)構(gòu)滿足正常使用的要求；二是結(jié)構(gòu)層間側(cè)移的控制，防止填充墻出現(xiàn)裂縫。間側(cè)移的控制，防止填充墻出現(xiàn)裂縫。一、框架結(jié)構(gòu)在水平荷載下的側(cè)移特點(diǎn)一、框架結(jié)構(gòu)在水平荷載下的側(cè)移特點(diǎn)為了了解框架結(jié)構(gòu)在水平荷載下的側(cè)移特點(diǎn)，我們先來(lái)看圖示懸臂為了了解框架結(jié)構(gòu)在水平荷載下的側(cè)移特點(diǎn)，我們先來(lái)看圖示懸臂柱在均布水平荷載下的側(cè)移。柱在均布水平荷載下的側(cè)移。懸臂柱的側(cè)移由以下兩部分組成：懸臂柱的側(cè)移由以下兩部分組成：1、彎曲變形產(chǎn)生的頂點(diǎn)側(cè)移、彎曲變形產(chǎn)生的頂點(diǎn)側(cè)移框架可以看成是一根空腹的懸臂柱，該懸臂柱的截面高度為框架的跨度，框架可以看成是一根空腹的懸臂柱，該懸臂柱的截面高度為框架的跨度，如圖所示。該截

4、面彎矩是由柱軸力組成，截面剪力由柱剪力組成。如圖所示。該截面彎矩是由柱軸力組成，截面剪力由柱剪力組成。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院該截面彎矩是由柱軸力組成，截面剪力由柱剪力組成。該截面彎矩是由柱軸力組成，截面剪力由柱剪力組成?？蚣芰?、柱的彎曲框架梁、柱的彎曲變形是由柱子的剪力引起，相當(dāng)于空腹懸臂柱的剪切變形。變形是由柱子的剪力引起，相當(dāng)于空腹懸臂柱的剪切變形。在樓層處水平荷載在樓層處水平荷載作用下，如果只考慮梁柱構(gòu)件的彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移，則側(cè)移曲線與空腹懸臂作用下，如果只考慮梁柱構(gòu)件的彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移，則側(cè)移曲線與空腹懸臂柱的剪切變形曲線一致，故柱的剪切變形曲線一致，故框架結(jié)構(gòu)在水

5、平荷載下的彎曲變形曲線為剪切型?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平荷載下的彎曲變形曲線為剪切型。如果只考慮框架柱子軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移，則它與實(shí)腹懸臂柱的彎曲變形曲線如果只考慮框架柱子軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移，則它與實(shí)腹懸臂柱的彎曲變形曲線一致，由此可知一致，由此可知框架結(jié)構(gòu)由柱子軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移為彎曲型?？蚣芙Y(jié)構(gòu)由柱子軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移為彎曲型。也就是說(shuō)，也就是說(shuō)，框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)移由兩部分組成：彎曲變框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)移由兩部分組成：彎曲變形和剪切變形形和剪切變形。在層數(shù)不多的情況下，柱子軸向變形引起的側(cè)移很小，常?？伞Ｔ趯訑?shù)不多的情況下，柱子軸向變形引起的側(cè)移很小，常?？梢院雎?。在近

6、似計(jì)算中，只需計(jì)算由梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移、即所謂剪切以忽略。在近似計(jì)算中，只需計(jì)算由梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移、即所謂剪切型變形。在高度較大的框架中，柱子軸向力較大，由柱子軸向變形引起的側(cè)移型變形。在高度較大的框架中，柱子軸向力較大，由柱子軸向變形引起的側(cè)移已不能忽略。已不能忽略。兩種變形疊加以后，框架側(cè)移曲線一般仍以剪切型為主。兩種變形疊加以后，框架側(cè)移曲線一般仍以剪切型為主。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院二二、梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移、梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移框架柱抗推剛度的物理意義就是柱頂相對(duì)柱底產(chǎn)生單位水平側(cè)移時(shí)所框架柱抗推剛度的物理意義就是柱頂相對(duì)柱底產(chǎn)生單位水平側(cè)移時(shí)所需要

7、的柱頂水平推力，即柱子剪力。需要的柱頂水平推力，即柱子剪力。因此，由梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的層間因此，由梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的層間側(cè)移可以按照下式計(jì)算側(cè)移可以按照下式計(jì)算:式中，式中， 第第 層層剪力；層層剪力； 第第 層層間側(cè)移；層層間側(cè)移； 第第 層第根柱子的剪力。層第根柱子的剪力。 各層樓板標(biāo)高處側(cè)移絕對(duì)值是該層以下各層層間側(cè)移之和。框架頂點(diǎn)由梁、各層樓板標(biāo)高處側(cè)移絕對(duì)值是該層以下各層層間側(cè)移之和?？蚣茼旤c(diǎn)由梁、柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移為所有層層間側(cè)移之和。柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移為所有層層間側(cè)移之和。ijpjMjDVpjVMjijD 第第 層側(cè)移層側(cè)移 jMijiMj1頂點(diǎn)側(cè)移頂點(diǎn)側(cè)移 njMjMn

8、1三、三、柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移在水平荷載作用下，對(duì)于一般框架來(lái)講，只有兩根邊柱軸力較大，一在水平荷載作用下，對(duì)于一般框架來(lái)講，只有兩根邊柱軸力較大，一側(cè)為拉力，另一側(cè)為壓力。中柱因柱子兩邊梁的剪力相近，軸力很小。為側(cè)為拉力，另一側(cè)為壓力。中柱因柱子兩邊梁的剪力相近，軸力很小。為了簡(jiǎn)化，忽略內(nèi)柱軸力，了簡(jiǎn)化，忽略內(nèi)柱軸力，由柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移只考慮兩邊柱的貢獻(xiàn)。由柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移只考慮兩邊柱的貢獻(xiàn)。jjj土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 剪力墻結(jié)構(gòu)布置與基本假定剪力墻結(jié)構(gòu)布置與基本假定 剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析簡(jiǎn)介剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析簡(jiǎn)介 剪力墻在豎向荷載下

9、的內(nèi)力計(jì)算方法剪力墻在豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算方法 整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算 整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算整體小開(kāi)口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算 雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算 多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算 壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算 剪力墻分類的判別剪力墻分類的判別 結(jié)構(gòu)分類和分析方法結(jié)構(gòu)分類和分析方法受力特點(diǎn)對(duì)比和計(jì)算參數(shù)判別受力特點(diǎn)對(duì)比和計(jì)算參數(shù)判別土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院1 1）宜沿主軸方向雙向或多向布置宜沿主軸方向雙向或多向布置，不同方向的剪力墻，不同方向的剪力墻宜聯(lián)結(jié)在宜聯(lián)結(jié)在一起一起，應(yīng)盡量拉通、對(duì)直；抗震

10、設(shè)計(jì)時(shí)，宜使，應(yīng)盡量拉通、對(duì)直；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，宜使兩個(gè)方向側(cè)向剛度兩個(gè)方向側(cè)向剛度接近；接近；剪力墻剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則。2 2）剪力墻布置不宜太密，使結(jié)構(gòu)具有）剪力墻布置不宜太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度適宜的側(cè)向剛度；若側(cè)向；若側(cè)向剛度過(guò)大，不僅加大自重，還會(huì)使地震力增大。剛度過(guò)大，不僅加大自重，還會(huì)使地震力增大。3 3）剪力墻宜）剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變。自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變。4 4）剪力墻長(zhǎng)度較大時(shí)，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成若干均勻的）剪力墻長(zhǎng)度較大時(shí)，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成若干均勻的獨(dú)立墻段。獨(dú)立墻段。墻段的長(zhǎng)度不宜大于墻段的長(zhǎng)度不宜

11、大于8m8m。5 5）剪力墻洞口的布置會(huì)極大地影響其力學(xué)性能。剪力墻的剪力墻洞口的布置會(huì)極大地影響其力學(xué)性能。剪力墻的門窗門窗洞口宜上下對(duì)齊，成列布置洞口宜上下對(duì)齊，成列布置。宜避免使用錯(cuò)洞墻和疊合錯(cuò)洞墻。宜避免使用錯(cuò)洞墻和疊合錯(cuò)洞墻。6.1.2 6.1.2 剪力墻的布置原則剪力墻的布置原則土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6 6）當(dāng)剪力墻與平面外方向的梁連結(jié)時(shí)當(dāng)剪力墻與平面外方向的梁連結(jié)時(shí)（會(huì)造成墻肢平面外彎（會(huì)造成墻肢平面外彎矩，而一般情況下并不驗(yàn)算墻的平面外剛度和承載力），矩，而一般情況下并不驗(yàn)算墻的平面外剛度和承載力），可加強(qiáng)可加強(qiáng)剪力墻平面外的抗彎剛度和承載力剪力墻平面外的抗彎剛度

12、和承載力（可在墻內(nèi)設(shè)置（可在墻內(nèi)設(shè)置扶壁柱扶壁柱、暗柱暗柱或與鋼梁相連的型鋼等措施）；或減小梁端彎矩的措施（如設(shè)計(jì)或與鋼梁相連的型鋼等措施）；或減小梁端彎矩的措施（如設(shè)計(jì)為鉸接或半剛接）。為鉸接或半剛接）。7 7）短肢剪力墻是指墻肢截面短肢剪力墻是指墻肢截面長(zhǎng)度與厚度之比為長(zhǎng)度與厚度之比為58的剪力墻的剪力墻，由于其有利于減輕自重和建筑布置，在住宅建筑中應(yīng)用較多，但由于其有利于減輕自重和建筑布置，在住宅建筑中應(yīng)用較多，但短肢剪力墻抗震性能差，地震區(qū)應(yīng)有經(jīng)驗(yàn)不多，為安全起見(jiàn)，短肢剪力墻抗震性能差，地震區(qū)應(yīng)有經(jīng)驗(yàn)不多，為安全起見(jiàn)，高規(guī)高規(guī)規(guī)定，高層結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)規(guī)定，高層結(jié)

13、構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 6.1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定 當(dāng)剪力墻的布置滿足間距條件時(shí)，其內(nèi)力計(jì)算可以采用以下基本假定：當(dāng)剪力墻的布置滿足間距條件時(shí)，其內(nèi)力計(jì)算可以采用以下基本假定： 1 1、樓板在自身平面內(nèi)剛度為無(wú)窮大，在平面外剛度為零。樓板在自身平面內(nèi)剛度為無(wú)窮大，在平面外剛度為零。在高層建筑中，在高層建筑中，由于各層樓面的尺寸較大，再加上樓面整體性能好，樓板在平面內(nèi)的變形由于各層樓面的尺寸較大，再加上樓面整體性能好，樓板在平

14、面內(nèi)的變形剛度很大剛度很大, ,而在樓面平面外，樓板對(duì)剪力墻的彎曲、伸縮變形約束作用較弱而在樓面平面外，樓板對(duì)剪力墻的彎曲、伸縮變形約束作用較弱因而將樓板在平面外的剛度視為零。在此假定下，樓板相當(dāng)于一平面剛體因而將樓板在平面外的剛度視為零。在此假定下，樓板相當(dāng)于一平面剛體在水平力作用下只作平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使各榀剪力墻之間保持變形協(xié)調(diào)。在水平力作用下只作平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使各榀剪力墻之間保持變形協(xié)調(diào)。 2 2、各榀剪力墻在自身平面內(nèi)的剛度取決于剪力墻本身，在平面外剛度為零。各榀剪力墻在自身平面內(nèi)的剛度取決于剪力墻本身，在平面外剛度為零。也就是說(shuō)，剪力墻只能承擔(dān)自身平面內(nèi)的作用力。在這一假定下，就可

15、忽也就是說(shuō)，剪力墻只能承擔(dān)自身平面內(nèi)的作用力。在這一假定下，就可忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，將空間的剪力墻結(jié)構(gòu)作為一系列的平略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，將空間的剪力墻結(jié)構(gòu)作為一系列的平面結(jié)構(gòu)來(lái)處理，使計(jì)算工作大大簡(jiǎn)化。當(dāng)然，面結(jié)構(gòu)來(lái)處理，使計(jì)算工作大大簡(jiǎn)化。當(dāng)然，與作用力方向相垂直的剪力與作用力方向相垂直的剪力墻的作用也不是完全不考慮墻的作用也不是完全不考慮，而是將其作為受力方向剪力墻的翼緣來(lái)計(jì)算。，而是將其作為受力方向剪力墻的翼緣來(lái)計(jì)算。 3 3、當(dāng)力的作用線通過(guò)該結(jié)構(gòu)的剛度中心時(shí)，當(dāng)力的作用線通過(guò)該結(jié)構(gòu)的剛度中心時(shí)，樓板只產(chǎn)生側(cè)移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。樓板只產(chǎn)生側(cè)移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。水平力將

16、可按各榀剪力墻的抗側(cè)移剛度向各剪力墻分配。水平力將可按各榀剪力墻的抗側(cè)移剛度向各剪力墻分配。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.2 6.2 剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析1 1）在）在豎向荷載豎向荷載作用下，各片剪力墻承受的壓力可近似作用下，各片剪力墻承受的壓力可近似按按各肢各肢剪力墻負(fù)荷面積分配剪力墻負(fù)荷面積分配；2）在在水平荷載水平荷載作用下，各片剪力墻承受的水平荷載可作用下，各片剪力墻承受的水平荷載可按按結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析平面協(xié)同工作分析（一種簡(jiǎn)化分析方法）一種簡(jiǎn)化分析方法）, , 即研究水平荷載在即研究水平荷載在各榀剪力墻之間分配問(wèn)題各榀剪力墻之間分配

17、問(wèn)題。剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖內(nèi)力在各榀剪力墻之間的分配內(nèi)力在各榀剪力墻之間的分配土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院1 . 按墻肢截面長(zhǎng)度與寬度之比分類按墻肢截面長(zhǎng)度與寬度之比分類： 3 8 8： 普通剪力墻普通剪力墻 墻截面和常見(jiàn)異形柱截面形式（柱寬即為墻厚）墻截面和常見(jiàn)異形柱截面形式（柱寬即為墻厚）如下圖所示：如下圖所示：h bh bh b 墻截面 常見(jiàn)異形柱截面形式6.2.1 6.2.1 剪力墻的分類及受力特點(diǎn)剪力墻的分類及受力特點(diǎn)h b土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 剪力墻在水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法剪力墻在水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算方法概述概述 在水平荷載作用下剪力墻

18、的受力分析實(shí)際上是二維平面問(wèn)在水平荷載作用下剪力墻的受力分析實(shí)際上是二維平面問(wèn)題，精確計(jì)算應(yīng)該按照平面問(wèn)題進(jìn)行求解。可以借助于計(jì)算機(jī)，題，精確計(jì)算應(yīng)該按照平面問(wèn)題進(jìn)行求解?？梢越柚谟?jì)算機(jī)，用有限元方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算精度高，但工作量較大。在工程用有限元方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算精度高，但工作量較大。在工程設(shè)計(jì)中，可以設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)不同類型剪力墻的受力特點(diǎn)根據(jù)不同類型剪力墻的受力特點(diǎn)，進(jìn)行剪力墻內(nèi)，進(jìn)行剪力墻內(nèi)力和位移的簡(jiǎn)化計(jì)算。力和位移的簡(jiǎn)化計(jì)算。 （一）（一）單榀剪力墻單榀剪力墻內(nèi)力和位移的計(jì)算方法內(nèi)力和位移的計(jì)算方法 整體墻和小開(kāi)口整體墻整體墻和小開(kāi)口整體墻 在水平力的作用下，整體墻類似于一懸臂

19、柱在水平力的作用下，整體墻類似于一懸臂柱，可以視為懸臂構(gòu)，可以視為懸臂構(gòu)件按件按材料力學(xué)方法材料力學(xué)方法來(lái)計(jì)算整體墻的截面彎矩和剪力。來(lái)計(jì)算整體墻的截面彎矩和剪力。小開(kāi)口整小開(kāi)口整體墻體墻，由于洞口的影響，墻肢間應(yīng)力分布不再是直線，但偏離，由于洞口的影響，墻肢間應(yīng)力分布不再是直線，但偏離不大。可以在整體墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)上加以修正。不大。可以在整體墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)上加以修正。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成，可以采用聯(lián)肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成，可以采用連續(xù)化方法連續(xù)化方法近似計(jì)算。近似計(jì)算。壁式框架壁式框架壁式框架可以簡(jiǎn)化為壁式框架可以簡(jiǎn)

20、化為帶剛域的框架，帶剛域的框架，用改進(jìn)反彎點(diǎn)法用改進(jìn)反彎點(diǎn)法 即即D D值法值法進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。 以上為三種以上為三種常用的手算方法常用的手算方法?？蛑Ъ袅烷_(kāi)有不規(guī)則洞口的剪力墻框支剪力墻和開(kāi)有不規(guī)則洞口的剪力墻 此兩類剪力墻比較復(fù)雜，最好采用此兩類剪力墻比較復(fù)雜，最好采用有限元法有限元法借助于借助于計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 圖圖 聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院（二）（二） 剪力墻的分類界限剪力墻的分類界限該界限主要根據(jù)剪力墻整體性系數(shù)該界限主要根據(jù)剪力墻整體性系數(shù) 、墻肢慣性矩的比值確定、墻肢慣性矩的比值確定。 1 1、

21、剪力墻整體性系數(shù)、剪力墻整體性系數(shù) 剪力墻因洞口尺寸不同形成不同寬度的聯(lián)梁和墻肢，其整體性剪力墻因洞口尺寸不同形成不同寬度的聯(lián)梁和墻肢，其整體性能主要取決于連梁與墻肢之間的相對(duì)剛度，用剪力墻整體性系能主要取決于連梁與墻肢之間的相對(duì)剛度，用剪力墻整體性系數(shù)數(shù) 來(lái)表示來(lái)表示（連梁的抗彎線剛度與墻肢總的抗彎線剛度之比為連梁的抗彎線剛度與墻肢總的抗彎線剛度之比為 2 2）。）。 雙肢墻雙肢墻( (采用符號(hào)如圖所示采用符號(hào)如圖所示) ) 2b312012()I aHTh IIl1213b2b11mjjjjm+j=jlaIIThH多肢墻多肢墻土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 即整體系數(shù)即整體系數(shù)，是表

22、示連梁與墻肢相對(duì)剛度的一個(gè)參數(shù)，也是，是表示連梁與墻肢相對(duì)剛度的一個(gè)參數(shù)，也是聯(lián)肢墻的一個(gè)重要的幾何特征參數(shù)，由連續(xù)化方法推導(dǎo)過(guò)程聯(lián)肢墻的一個(gè)重要的幾何特征參數(shù)，由連續(xù)化方法推導(dǎo)過(guò)程中歸納而得，對(duì)聯(lián)肢墻內(nèi)力分布和位移的影響很大。中歸納而得，對(duì)聯(lián)肢墻內(nèi)力分布和位移的影響很大。 值越大值越大，表明連梁的相對(duì)剛度越大，墻肢剛度相對(duì)較小，表明連梁的相對(duì)剛度越大，墻肢剛度相對(duì)較小，連梁對(duì)墻肢的約束作用也較大，墻的整體工作性能好，連梁對(duì)墻肢的約束作用也較大，墻的整體工作性能好，接近接近于整截面墻或整體小開(kāi)口墻，從而使剪力墻的的抗側(cè)剛度增于整截面墻或整體小開(kāi)口墻，從而使剪力墻的的抗側(cè)剛度增大，側(cè)移減小大，側(cè)

23、移減小; ;同時(shí)墻肢的整體彎矩占總抵抗彎矩的比例加大，同時(shí)墻肢的整體彎矩占總抵抗彎矩的比例加大，局部彎矩比例減小。局部彎矩比例減小。2、墻肢慣性矩比、墻肢慣性矩比 I n / I 1 1）壁式框架與整截面墻或整體小開(kāi)口墻都有很大的）壁式框架與整截面墻或整體小開(kāi)口墻都有很大的值，但值，但二者受力特點(diǎn)完全不同。所以，除根據(jù)二者受力特點(diǎn)完全不同。所以，除根據(jù)值進(jìn)行剪力墻分類值進(jìn)行剪力墻分類判別外，判別外，還應(yīng)判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。還應(yīng)判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院2）墻肢是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，與墻肢是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，與墻肢慣性矩的比值墻

24、肢慣性矩的比值I In / n / I I 、整體、整體性系數(shù)和層數(shù)等多種因素有關(guān)。性系數(shù)和層數(shù)等多種因素有關(guān)。I In/n/I I 值反映了剪力墻截面削弱值反映了剪力墻截面削弱的程度。的程度。I In/n/I I 值大，說(shuō)明截面削弱較多，洞口較寬，墻肢相對(duì)值大，說(shuō)明截面削弱較多，洞口較寬，墻肢相對(duì)較弱。較弱。 因此，因此，當(dāng)當(dāng) I In /n /I I 增大到某一值時(shí)，墻肢表現(xiàn)出框架柱的增大到某一值時(shí)，墻肢表現(xiàn)出框架柱的受力特點(diǎn)，即沿高度方向出現(xiàn)反彎點(diǎn)。受力特點(diǎn)，即沿高度方向出現(xiàn)反彎點(diǎn)。因此，因此， 通常將通常將I In/n/I I 值作值作為剪力墻分類的第二個(gè)判別準(zhǔn)則。為剪力墻分類的第二個(gè)

25、判別準(zhǔn)則。判別墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)判別墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)In/I In/I 的界限值用的界限值用表示，表示，值與值與和層數(shù)和層數(shù)n n有關(guān)，可按表有關(guān)，可按表 4-7 4-7 查得。查得。3 3、分類判別式、分類判別式 當(dāng)當(dāng) 1010且且 時(shí)，按整體小開(kāi)口墻計(jì)算。時(shí)，按整體小開(kāi)口墻計(jì)算。 當(dāng)當(dāng) 1010但但 時(shí)，按壁式框架計(jì)算。時(shí)，按壁式框架計(jì)算。 當(dāng)當(dāng)11 10 10 10 時(shí)，時(shí)，k k值趨近于值趨近于1 1，表示墻肢彎矩以整體彎曲成分為主。，表示墻肢彎矩以整體彎曲成分為主。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.4.2 6.4.2 整體小開(kāi)口墻內(nèi)力和位移的實(shí)用計(jì)算方法整體小開(kāi)口墻內(nèi)力和位移的實(shí)

26、用計(jì)算方法 1 1、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算 先將整體小開(kāi)口墻視為先將整體小開(kāi)口墻視為一個(gè)上端一個(gè)上端 自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件，計(jì)，計(jì) 算出標(biāo)高算出標(biāo)高z z處（第處（第i i樓層）的總彎矩樓層）的總彎矩M Mi i 和總剪力和總剪力V Vi i，再計(jì)算各墻肢的內(nèi)力。，再計(jì)算各墻肢的內(nèi)力。 小開(kāi)口整體墻（小開(kāi)口整體墻（10）墻肢中的墻肢中的 局部彎矩不超過(guò)整體彎矩的局部彎矩不超過(guò)整體彎矩的15%15%1 1）墻肢的彎矩）墻肢的彎矩0.85k 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院3 3）墻肢的軸力）墻肢的軸力 由于局部彎曲并不在各墻肢中產(chǎn)生軸力，故各墻肢的軸力由于局部

27、彎曲并不在各墻肢中產(chǎn)生軸力，故各墻肢的軸力等于整體彎曲在各墻肢中所產(chǎn)生正應(yīng)力的合力，等于整體彎曲在各墻肢中所產(chǎn)生正應(yīng)力的合力，即即2 2）墻肢的剪力）墻肢的剪力 第第i層第層第j列墻肢所承受的剪力可近似按下式計(jì)算：列墻肢所承受的剪力可近似按下式計(jì)算：土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院4 4）連梁內(nèi)力）連梁內(nèi)力 iNbiViHz1iN 連梁的剪力實(shí)際上就是上、下墻肢的軸力差值。連梁的剪力實(shí)際上就是上、下墻肢的軸力差值。：墻肢間連梁即傳遞水平力，又傳遞彎矩和剪力。墻肢間連梁即傳遞水平力，又傳遞彎矩和剪力。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 值得注意的是值得注意的是，當(dāng)剪力墻多數(shù)墻肢基本均勻，又

28、符合整體，當(dāng)剪力墻多數(shù)墻肢基本均勻，又符合整體小開(kāi)口墻的條件，但小開(kāi)口墻的條件，但夾有個(gè)別細(xì)小墻肢夾有個(gè)別細(xì)小墻肢時(shí)，仍可按上述整體小時(shí)，仍可按上述整體小開(kāi)口墻計(jì)算內(nèi)力，但開(kāi)口墻計(jì)算內(nèi)力，但小墻肢端（底）部宜考慮局部彎曲的影響，小墻肢端（底）部宜考慮局部彎曲的影響，附加局部彎矩，附加局部彎矩，進(jìn)行如下修正進(jìn)行如下修正： 按整體小開(kāi)口墻計(jì)算的墻肢彎矩；按整體小開(kāi)口墻計(jì)算的墻肢彎矩； 由于小墻肢局部彎曲增加的彎矩；由于小墻肢局部彎曲增加的彎矩； 第第j j 墻肢剪力；墻肢剪力； 洞口高度。洞口高度。0jjjMMM02jjhMV0jMjMjV0hh0/2h0Vj土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院2

29、 2、位移及等效剛度、位移及等效剛度 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.5 6.5 雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算雙肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)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)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于柱梁剛度比很大的一種“框架框架”，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，可采用，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，可采用連梁連續(xù)化的分析法。連梁連續(xù)化的分析法。 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：連梁連續(xù)化法的基本步驟連梁連續(xù)化法的基本步驟？雙肢墻連梁連雙肢墻連梁連續(xù)化分析法續(xù)化分析法 微分方程的求解微分方程的求解 求解二階常系數(shù)非齊次線性微分方程

30、 計(jì)算模型的簡(jiǎn)化計(jì)算模型的簡(jiǎn)化 基本假定 按力法求解超靜定結(jié)構(gòu)按力法求解超靜定結(jié)構(gòu) 兩個(gè)未知力的超靜定結(jié)構(gòu) 微分方程的建立微分方程的建立22d yEIMdz 補(bǔ)充條件1230 求解內(nèi)力求解內(nèi)力 微分關(guān)系求解內(nèi)力土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 連續(xù)化方法的基本原理連續(xù)化方法的基本原理 連梁的作用可以用沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片即連桿連梁的作用可以用沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片即連桿代替，此即為代替，此即為連梁連續(xù)化假定連梁連續(xù)化假定。求解內(nèi)力的基本方法是力法，。求解內(nèi)力的基本方法是力法，力法要求：把超靜定分解成靜定結(jié)構(gòu)，即建立基本體系，切開(kāi)力法要求：把超靜定分解成靜定結(jié)構(gòu)，即建立基本體系

31、，切開(kāi)處暴露出基本未知力，并在切開(kāi)處建立變形連續(xù)條件，以求解處暴露出基本未知力，并在切開(kāi)處建立變形連續(xù)條件，以求解該未知力。該未知力。 該方法以連桿中點(diǎn)的剪力該方法以連桿中點(diǎn)的剪力 為未知數(shù)，沿梁中點(diǎn)切開(kāi)，為未知數(shù)，沿梁中點(diǎn)切開(kāi)，切開(kāi)點(diǎn)彎矩為切開(kāi)點(diǎn)彎矩為0 0（假定反彎點(diǎn)在中點(diǎn)），剪力（假定反彎點(diǎn)在中點(diǎn)），剪力 是多余未知力，是多余未知力，為一連續(xù)函數(shù)（未知軸力為一連續(xù)函數(shù)（未知軸力 雖然存在，但與求解雖然存在，但與求解 無(wú)關(guān)，可無(wú)關(guān)，可以不考慮）；通過(guò)在切開(kāi)點(diǎn)處變形協(xié)調(diào)（相對(duì)位移為以不考慮）；通過(guò)在切開(kāi)點(diǎn)處變形協(xié)調(diào)（相對(duì)位移為0 0）建立）建立 的微分方程，求解微分方程后得出的微分方程，求解

32、微分方程后得出 ，積分后得連梁剪力、，積分后得連梁剪力、連連梁端部彎矩梁端部彎矩，再通過(guò)平衡條件求出，再通過(guò)平衡條件求出墻肢軸力及彎矩墻肢軸力及彎矩。這就是連這就是連續(xù)化方法的基本思路續(xù)化方法的基本思路。( ) x( ) x( ) x( ) x( ) x( )x( ) x( ) x土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.5.1 6.5.1 基本假定與適用范圍基本假定與適用范圍1 1）每一樓層處的）每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿。2 2）忽略連梁軸向變形忽略連梁軸向變形，兩墻肢同一標(biāo)高水平位移相等。，兩墻肢同一標(biāo)高水平位移相等。轉(zhuǎn)角和曲率亦相

33、同轉(zhuǎn)角和曲率亦相同。3 3）每層連梁的）每層連梁的反彎點(diǎn)在梁的跨度中央反彎點(diǎn)在梁的跨度中央。4 4）沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變。當(dāng)有變化時(shí)，可取幾何平均值。當(dāng)有變化時(shí)，可取幾何平均值。由這些假定可知本法適用于開(kāi)洞規(guī)則、由上到下墻厚及層高都不變的聯(lián)肢墻由這些假定可知本法適用于開(kāi)洞規(guī)則、由上到下墻厚及層高都不變的聯(lián)肢墻 結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)構(gòu)尺寸 計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖 基本體系基本體系土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院1 1、 連梁內(nèi)力連梁內(nèi)力 h( ) zhbiVbiV2blbiMim土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院2 2、 墻肢內(nèi)力墻肢內(nèi)力 iHz1iM2iM

34、im土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院1iV2 iViH z墻肢彎矩、剪力可以按已求得的連梁內(nèi)力，結(jié)合水平荷載進(jìn)行計(jì)算，也墻肢彎矩、剪力可以按已求得的連梁內(nèi)力，結(jié)合水平荷載進(jìn)行計(jì)算，也可以根據(jù)上述基本假定，可以根據(jù)上述基本假定，按墻肢剛度簡(jiǎn)單分配：按墻肢剛度簡(jiǎn)單分配： 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院1iN2 iNbiViHz計(jì)算發(fā)現(xiàn)，計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)剪力墻高寬比當(dāng)剪力墻高寬比H/B4H/B4時(shí)時(shí)，剪切變形對(duì)雙肢墻影響較小，剪切變形對(duì)雙肢墻影響較小，可以忽略剪切變形的影響可以忽略剪切變形的影響。軸向變形對(duì)雙肢墻的影響較大，且層數(shù)。軸向變形對(duì)雙肢墻的影響較大，且層數(shù)越多影響越大。越多影響越大。

35、高層規(guī)程高層規(guī)程規(guī)定：規(guī)定：對(duì)對(duì)50m50m以上或高寬比大于以上或高寬比大于4 4的結(jié)的結(jié)構(gòu)，宜考慮墻肢軸向變形對(duì)剪力墻內(nèi)力和位移的影響。構(gòu)，宜考慮墻肢軸向變形對(duì)剪力墻內(nèi)力和位移的影響。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院2、等效剛度、等效剛度 （教材（教材P111）c2ciceq2c2(4-70)13.64(4-71)14(4-72)13iiEITTEIE ITTEITT 雙肢墻的位移也由彎曲變形和剪切變形兩部分組成，主要以彎雙肢墻的位移也由彎曲變形和剪切變形兩部分組成，主要以彎曲變形為主曲變形為主。如果其位移以彎曲變形的形式來(lái)表示，相應(yīng)剛度。如果其位移以彎曲變形的形式來(lái)表示，相應(yīng)剛度即為等

36、效剛度。對(duì)應(yīng)三種水平荷載的等效剛度為即為等效剛度。對(duì)應(yīng)三種水平荷載的等效剛度為有了等效剛度以后就可以有了等效剛度以后就可以按照整體懸臂墻來(lái)計(jì)算雙肢墻頂點(diǎn)位移按照整體懸臂墻來(lái)計(jì)算雙肢墻頂點(diǎn)位移。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 ( ( ) )MiVih il l0/2 P w qV1( ) V2 ( ) M1( )M1( ) N N （a）連桿內(nèi)力連桿內(nèi)力 （b）連梁內(nèi)力連梁內(nèi)力(c)(c)雙肢墻內(nèi)力雙肢墻內(nèi)力土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 雙肢墻的內(nèi)力雙肢墻的內(nèi)力 連梁對(duì)墻肢的約束彎矩為連梁對(duì)墻肢的約束彎矩為 (4-62)(4-62)j j層連梁的剪力為層連梁的剪力為 (4-63)

37、(4-63)j j層連梁的端彎矩為層連梁的端彎矩為 (4-64)(4-64)j j層墻肢的軸力為層墻肢的軸力為 (4-65)(4-65)j j層墻肢的彎矩為層墻肢的彎矩為 (4-66)( )( )m xxab( )jjVxh0bb2jjlMVb (1, 2)nijkkjNVi11121212p , ( ) jjnjjkkjIIMMMMIIIIMMm x兩墻肢剪力按折算剛度分配兩墻肢剪力按折算剛度分配土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.4.6 6.4.6 雙肢墻內(nèi)力和位移分布特點(diǎn)：雙肢墻內(nèi)力和位移分布特點(diǎn)：雙肢墻內(nèi)力和位移分布具有下述特點(diǎn)：雙肢墻內(nèi)力和位移分布具有下述特點(diǎn)：yNM土木工程與力

38、學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.7 6.7 壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算 由于墻肢和連梁的截面高度較大，節(jié)點(diǎn)區(qū)也較大，故計(jì)算時(shí)應(yīng)將節(jié)點(diǎn)由于墻肢和連梁的截面高度較大，節(jié)點(diǎn)區(qū)也較大，故計(jì)算時(shí)應(yīng)將節(jié)點(diǎn)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。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。 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：壁式框架與框架結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別壁式框架與框架結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別？1梁柱桿端均有剛域，從而使桿件的剛度增大；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影響。梁柱截面高度較大，需考慮桿件剪切變形影響。3柱剛度和反彎點(diǎn)高度虛應(yīng)進(jìn)行修

39、正。柱剛度和反彎點(diǎn)高度虛應(yīng)進(jìn)行修正。4可采用一般的可采用一般的D值法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。值法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院6.7.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖Ch1a2a1bl2bl1c2cbh2cl1cl剛域的長(zhǎng)度取值剛域的長(zhǎng)度取值土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院小結(jié)小結(jié) 剪力墻分類判別及雙肢墻內(nèi)力位移分布規(guī)律剪力墻分類判別及雙肢墻內(nèi)力位移分布規(guī)律 1 剪力墻的受力特點(diǎn)剪力墻的受力特點(diǎn) 由于各類剪力墻洞口大小、位置及數(shù)量的不同，在水平荷載作用下其受力由于各類剪力墻洞口大小、位置及數(shù)量的不同，在水平荷載作用下其受力特點(diǎn)也不同。這主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)：特點(diǎn)也不同。這主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)：一是各墻肢

40、截面上的正應(yīng)力分布一是各墻肢截面上的正應(yīng)力分布；二是沿墻肢二是沿墻肢高度方向上彎矩的變化規(guī)律高度方向上彎矩的變化規(guī)律。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 （1 1）整截面墻整截面墻如同豎向懸臂構(gòu)件，截面正應(yīng)力呈直線分布，沿墻的高度方向如同豎向懸臂構(gòu)件，截面正應(yīng)力呈直線分布，沿墻的高度方向彎矩圖既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。彎矩圖既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。 （2 2）獨(dú)立懸臂墻獨(dú)立懸臂墻是指墻面洞口很大，連梁剛度很小，墻肢的剛度又相對(duì)較大是指墻面洞口很大，連梁剛度很小，墻肢的剛度又相對(duì)較大時(shí)，即時(shí)，即 值很?。ㄖ岛苄。? 1 ）的剪力墻。）的剪力墻

41、。每個(gè)墻肢相當(dāng)于一個(gè)懸臂墻，墻肢軸力每個(gè)墻肢相當(dāng)于一個(gè)懸臂墻，墻肢軸力為零，各墻肢自身截面上的正應(yīng)力呈直線分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無(wú)反彎點(diǎn)，為零，各墻肢自身截面上的正應(yīng)力呈直線分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無(wú)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主變形曲線以彎曲型為主。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院（3 3）整體小開(kāi)口墻整體小開(kāi)口墻的洞口較小，的洞口較小，值很大，墻的整體性很好。值很大，墻的整體性很好。水平荷載產(chǎn)生的水平荷載產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的軸力負(fù)擔(dān)，墻肢彎矩較小，彎矩圖有突變，但基本上無(wú)反彎點(diǎn)，彎矩主要由墻肢的軸力負(fù)擔(dān)，墻肢彎矩較小，彎矩圖有突變，但基本上無(wú)反彎點(diǎn)，截面正應(yīng)力接近于直線分布，變

42、形曲線仍以彎曲型為主。截面正應(yīng)力接近于直線分布，變形曲線仍以彎曲型為主。 （4 4）雙肢墻（聯(lián)肢墻雙肢墻（聯(lián)肢墻）介于整體小開(kāi)口墻和獨(dú)立懸臂墻之間，）介于整體小開(kāi)口墻和獨(dú)立懸臂墻之間，連梁對(duì)墻肢有一連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，僅在一些樓層，墻肢局部彎矩較大，整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直定的約束作用，僅在一些樓層，墻肢局部彎矩較大，整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線分布，變形曲線為彎曲型。線分布，變形曲線為彎曲型。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 （5 5）壁式框架壁式框架是指洞口較寬，連梁與墻肢的截面彎曲剛度接近，墻肢中彎矩是指洞口較寬，連梁與墻肢的截面彎曲剛度接近，墻肢中彎矩與框架柱相似，與框架柱

43、相似，其彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎其彎矩圖不僅在樓層處有突變，而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點(diǎn)，點(diǎn)，變形曲線呈整體剪切型。變形曲線呈整體剪切型。 注：由于連梁對(duì)墻肢的約束作用，使墻肢彎矩產(chǎn)生突變，突變值的大小主要取決注：由于連梁對(duì)墻肢的約束作用，使墻肢彎矩產(chǎn)生突變，突變值的大小主要取決于連梁與墻肢的相對(duì)剛度比。于連梁與墻肢的相對(duì)剛度比。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 2 2 剪力墻分類的判別剪力墻分類的判別 第一個(gè)判別條件是各墻肢間的整體性第一個(gè)判別條件是各墻肢間的整體性，由剪力墻的，由剪力墻的整體工作系數(shù)整體工作系數(shù)來(lái)反映來(lái)反映； 第二個(gè)判別條件是沿墻肢高度方

44、向是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)第二個(gè)判別條件是沿墻肢高度方向是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，出現(xiàn)反彎點(diǎn)的層數(shù)越，出現(xiàn)反彎點(diǎn)的層數(shù)越多，其受力性能越接近于壁式框架，由多，其受力性能越接近于壁式框架，由墻肢慣性矩比墻肢慣性矩比 I n / I I n / I 反映反映。1 1）、剪力墻的整體性）、剪力墻的整體性 值的大小反映了連梁對(duì)墻肢約束作用的程度，對(duì)剪力墻的受力特點(diǎn)值的大小反映了連梁對(duì)墻肢約束作用的程度，對(duì)剪力墻的受力特點(diǎn)影響很大，因此可利用影響很大，因此可利用值作為剪力墻分類的判別準(zhǔn)則之一。值作為剪力墻分類的判別準(zhǔn)則之一。 值越大，表明連梁的相對(duì)剛度越大，墻肢剛度相對(duì)較小，值越大，表明連梁的相對(duì)剛度越大，墻肢剛度相對(duì)

45、較小，連梁對(duì)墻肢的約束作用也較大，墻的整體工作性能好，接近于整連梁對(duì)墻肢的約束作用也較大，墻的整體工作性能好，接近于整截面墻或整體小開(kāi)口墻。截面墻或整體小開(kāi)口墻。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院2）、墻肢慣性矩比）、墻肢慣性矩比 I n / I 壁式框架與整截面墻或整體小開(kāi)口墻都有很大的壁式框架與整截面墻或整體小開(kāi)口墻都有很大的 值值, ,但但二者受力特點(diǎn)完全不同。所以，二者受力特點(diǎn)完全不同。所以，除根據(jù)除根據(jù)值進(jìn)行剪力墻分類判別值進(jìn)行剪力墻分類判別外，還應(yīng)判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。外，還應(yīng)判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。 I In n / /I I 值反映了剪

46、力墻截面削弱的程度。值反映了剪力墻截面削弱的程度。I In n / / I I 值大，說(shuō)值大，說(shuō)明截面削弱較多，洞口較寬，墻肢相對(duì)較弱。明截面削弱較多，洞口較寬，墻肢相對(duì)較弱。 因此，當(dāng)因此，當(dāng) I In n / /I I 增大到某一值時(shí)，墻肢表現(xiàn)出框架柱的受力特點(diǎn)，即沿高度方向增大到某一值時(shí)，墻肢表現(xiàn)出框架柱的受力特點(diǎn)，即沿高度方向出現(xiàn)反彎點(diǎn)。出現(xiàn)反彎點(diǎn)。 因此，因此，通常將通常將 I In n / /I I 值作為剪力墻分類的第二個(gè)判別準(zhǔn)則值作為剪力墻分類的第二個(gè)判別準(zhǔn)則。 注：判別墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)注：判別墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí) I In n / I / I 的界限值用的界限值用 表示，表示，

47、值與值與和層數(shù)和層數(shù) n n 有關(guān)，可查表有關(guān)，可查表 。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院3 3、剪力墻分類判別式、剪力墻分類判別式土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 側(cè)移曲線呈彎曲型。側(cè)移曲線呈彎曲型。 值愈大，墻的抗側(cè)剛度愈大，側(cè)移減小。值愈大，墻的抗側(cè)剛度愈大，側(cè)移減小。 連梁的最大剪力連梁的最大剪力 不在底層不在底層，隨著連梁與墻的剛度比的增大，隨著連梁與墻的剛度比的增大，連梁的剪力加大，剪力最大的梁在高度上的位置下移。連梁的剪力加大，剪力最大的梁在高度上的位置下移。 墻肢軸力等于該截面以上所有連梁剪力之和墻肢軸力等于該截面以上所有連梁剪力之和，當(dāng)連梁與墻的剛當(dāng)連梁與墻的剛度比

48、增大時(shí)，連梁剪力加大，墻肢軸力也加大。度比增大時(shí)，連梁剪力加大，墻肢軸力也加大。 連梁與墻的剛度比增大時(shí)，墻肢彎矩則減小。連梁與墻的剛度比增大時(shí)，墻肢彎矩則減小。 雙肢墻變形與內(nèi)雙肢墻變形與內(nèi)力沿高度變化圖力沿高度變化圖( ) x 水平位移水平位移y y 連梁剪力連梁剪力墻肢軸力墻肢軸力N N 墻肢彎矩墻肢彎矩 M M( ) x土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)布置剪力墻結(jié)構(gòu)布置（了解）（了解）協(xié)同工作基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖協(xié)同工作基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖 （重點(diǎn)）（重點(diǎn)）協(xié)同工作簡(jiǎn)化計(jì)算原理及剛度特征值協(xié)同工作簡(jiǎn)化計(jì)算原理及剛度特征值（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）框架框架-剪力墻鉸結(jié)體系結(jié)構(gòu)分

49、析剪力墻鉸結(jié)體系結(jié)構(gòu)分析 （了解）（了解）框架框架-剪力墻剛結(jié)體系結(jié)構(gòu)分析剪力墻剛結(jié)體系結(jié)構(gòu)分析（從略）（從略）框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力分布規(guī)律剪力墻結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力分布規(guī)律（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)幅剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)幅（了解）（了解） 5.3 框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 概述：概述： 框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱框，簡(jiǎn)稱框- -剪結(jié)構(gòu)，是在框架結(jié)構(gòu)中布剪結(jié)構(gòu)，是在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的鋼筋混凝土墻體而成的一種結(jié)構(gòu)形式?？蚣苤靡欢〝?shù)量的鋼筋混凝土墻體而成的一種結(jié)構(gòu)形式?？蚣? -剪力剪力墻

50、是由兩種變形性質(zhì)不同的抗側(cè)力單元通過(guò)樓板協(xié)調(diào)變形、共墻是由兩種變形性質(zhì)不同的抗側(cè)力單元通過(guò)樓板協(xié)調(diào)變形、共同抵抗豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)。同抵抗豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中如果設(shè)置了電梯樓結(jié)構(gòu)中如果設(shè)置了電梯樓梯井或其他剪力墻等彎曲型抗側(cè)力構(gòu)件后，應(yīng)按框架梯井或其他剪力墻等彎曲型抗側(cè)力構(gòu)件后，應(yīng)按框架- -剪力墻結(jié)剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算。構(gòu)計(jì)算?？蚣芸蚣?剪力墻結(jié)剪力墻結(jié)構(gòu)平面布置圖構(gòu)平面布置圖土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院5.3.1 5.3.1 結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置1 1）總體平面布置、豎向布置及變形縫設(shè)置等，見(jiàn)第三章所述；）總體平面布置、豎向布置及變形縫設(shè)置等，見(jiàn)第三章所述；框架框架- -剪

51、力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可按框架、剪力墻分別確定。結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可按框架、剪力墻分別確定。結(jié)構(gòu)的最大適用高度、高寬比限值，抗震等級(jí)等詳見(jiàn)第的最大適用高度、高寬比限值，抗震等級(jí)等詳見(jiàn)第2 2章。章。 2 2）具體布置除應(yīng)符合下述的規(guī)定外，其框架和剪力墻的布置尚）具體布置除應(yīng)符合下述的規(guī)定外，其框架和剪力墻的布置尚應(yīng)分別符合框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定。應(yīng)分別符合框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院 1、基本要求基本要求 1 1、雙向抗側(cè)力體系雙向抗側(cè)力體系1 1）在框架）在框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架與剪力墻協(xié)同工作共同抵抗水平荷載，其中剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架與

52、剪力墻協(xié)同工作共同抵抗水平荷載，其中剪力墻是結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件。剪力墻是結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件。 2 2）為了使框架）為了使框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向均具有必需的水平承載力和側(cè)向剪力墻結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向均具有必需的水平承載力和側(cè)向剛度，剛度，應(yīng)在兩個(gè)主軸方向均勻布置剪力墻，應(yīng)在兩個(gè)主軸方向均勻布置剪力墻，形成雙向抗側(cè)力體系。形成雙向抗側(cè)力體系。如果僅在如果僅在一個(gè)主軸方向布置剪力墻，將造成兩個(gè)主軸方向結(jié)構(gòu)的水平承載力和側(cè)向剛一個(gè)主軸方向布置剪力墻，將造成兩個(gè)主軸方向結(jié)構(gòu)的水平承載力和側(cè)向剛度相差懸殊，可能使結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。度相差懸殊，可能使結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。2

53、 2、節(jié)點(diǎn)剛性連接與構(gòu)件對(duì)中布置節(jié)點(diǎn)剛性連接與構(gòu)件對(duì)中布置 1 1）在框架）在框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)中，為了保證結(jié)構(gòu)的整體剛度和幾何不變性，同時(shí)為剪力墻結(jié)構(gòu)中，為了保證結(jié)構(gòu)的整體剛度和幾何不變性，同時(shí)為提高結(jié)構(gòu)在大震作用下的穩(wěn)定性而增加其贅余約束，提高結(jié)構(gòu)在大震作用下的穩(wěn)定性而增加其贅余約束，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接即節(jié)點(diǎn)應(yīng)采用剛接。即節(jié)點(diǎn)應(yīng)采用剛接。 2 2）梁與柱特別是梁與柱特別是柱與剪力墻的中心線宜重合柱與剪力墻的中心線宜重合（否則柱要配置抗扭鋼筋），以（否則柱要配置抗扭鋼筋），以使內(nèi)力傳遞和分布合理，且保證節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的完整性。使內(nèi)力傳遞和分布合理，且保證節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的完整性

54、。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院5.3.25.3.2協(xié)同工作原理協(xié)同工作原理 框框-剪結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)剪結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)： 在水平荷載作用下，單獨(dú)剪力墻的變形在水平荷載作用下，單獨(dú)剪力墻的變形曲線以彎曲變形為主；單獨(dú)框架的變形曲線以整體剪切變形為曲線以彎曲變形為主；單獨(dú)框架的變形曲線以整體剪切變形為主，而在主，而在框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻結(jié)構(gòu)中，其變形曲線介于彎曲型與整體其變形曲線介于彎曲型與整體剪切型之間。剪切型之間。在結(jié)構(gòu)下部，剪力墻的位移比框架小，墻將框架在結(jié)構(gòu)下部，剪力墻的位移比框架小，墻將框架向左拉，框架將墻向右拉；在結(jié)構(gòu)上部，剪力墻的位移比框架向左拉，框架將墻向右拉；在結(jié)

55、構(gòu)上部，剪力墻的位移比框架大，框架將墻向左推，墻將框架向右推。大，框架將墻向左推，墻將框架向右推。 框架、剪力墻和框架框架、剪力墻和框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院框框-剪結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)剪結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)：首先，剪力墻單元的剛度比框架大得多，首先，剪力墻單元的剛度比框架大得多，往往由往往由剪力墻擔(dān)負(fù)大部分外荷載剪力墻擔(dān)負(fù)大部分外荷載；其次，；其次，框架與剪力墻二者分框架與剪力墻二者分擔(dān)荷載的比例并不是一個(gè)定值擔(dān)荷載的比例并不是一個(gè)定值，它上下是變化的。，它上下是變化的。由于框架和由于框架和剪力墻存在協(xié)同工作，框剪力墻存在協(xié)同工作，框- -剪結(jié)構(gòu)

56、的側(cè)移及內(nèi)力分布都較為合理剪結(jié)構(gòu)的側(cè)移及內(nèi)力分布都較為合理，沿高度方向各層層間位移較均勻；剪力墻下部承受的內(nèi)力較大，沿高度方向各層層間位移較均勻；剪力墻下部承受的內(nèi)力較大，而框架的剪力分布上下比較均勻，這有利于框架梁、柱構(gòu)件設(shè)而框架的剪力分布上下比較均勻，這有利于框架梁、柱構(gòu)件設(shè)計(jì)。計(jì)。 土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院框框- -剪結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算剪結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 在進(jìn)行框在進(jìn)行框- -剪結(jié)構(gòu)內(nèi)力剪結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí)和位移計(jì)算時(shí)必須首先解決的問(wèn)題是必須首先解決的問(wèn)題是：框架與剪力墻是如何協(xié)：框架與剪力墻是如何協(xié)同工作的，同工作的，框架與剪力墻之間的剪力如何分

57、配框架與剪力墻之間的剪力如何分配。因?yàn)榭蚣芘c剪因?yàn)榭蚣芘c剪力墻的變形性質(zhì)不同，不能直接把總水平剪力按剛度分配到每力墻的變形性質(zhì)不同，不能直接把總水平剪力按剛度分配到每榀結(jié)構(gòu)上，而應(yīng)按協(xié)同工作條件進(jìn)行內(nèi)力、位移分析。體型和榀結(jié)構(gòu)上，而應(yīng)按協(xié)同工作條件進(jìn)行內(nèi)力、位移分析。體型和平面較復(fù)雜的的框平面較復(fù)雜的的框- -剪結(jié)構(gòu)宜采用三維空間分析方法，通過(guò)計(jì)算剪結(jié)構(gòu)宜采用三維空間分析方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算，機(jī)程序計(jì)算，體型和平面較規(guī)則時(shí)可采用近似計(jì)算方法即框體型和平面較規(guī)則時(shí)可采用近似計(jì)算方法即框- -剪剪協(xié)同工作計(jì)算方法，協(xié)同工作計(jì)算方法，這種方法概念清楚，結(jié)果的規(guī)律性好。這種方法概念清楚，結(jié)果的規(guī)律

58、性好。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院5.3.2 5.3.2 簡(jiǎn)化假定及計(jì)算簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)化假定及計(jì)算簡(jiǎn)圖 1 1、基本假定：、基本假定： 1 1） 房屋體型規(guī)則，剪力墻布置對(duì)稱均勻，樓板在自身平面內(nèi)房屋體型規(guī)則，剪力墻布置對(duì)稱均勻，樓板在自身平面內(nèi)的剛度為無(wú)限大（保證樓板將整個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的所有框架和剪的剛度為無(wú)限大（保證樓板將整個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的所有框架和剪力墻連為整體，不產(chǎn)生相對(duì)變形），各樓層剛心和質(zhì)心基本重力墻連為整體，不產(chǎn)生相對(duì)變形），各樓層剛心和質(zhì)心基本重合（不考慮扭轉(zhuǎn)影響）。合（不考慮扭轉(zhuǎn)影響）。 在此前提下，在此前提下，同一樓層標(biāo)高處，各榀框架和剪力墻的水平同一樓層標(biāo)高處，各榀框架和剪力

59、墻的水平位移相等。位移相等。 2 2）水平外荷載（風(fēng)荷載及水平地震作用）由總框架水平外荷載（風(fēng)荷載及水平地震作用）由總框架( (包括連梁包括連梁) )和總剪力墻共同分擔(dān)。和總剪力墻共同分擔(dān)。 3 3）剪力墻與框架的剛度沿高度均勻分布。剪力墻與框架的剛度沿高度均勻分布。土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程與力學(xué)學(xué)院2 2、計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算簡(jiǎn)圖 框框- -剪結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，主要是確定如何歸并總剪力墻、總框架以及剪結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，主要是確定如何歸并總剪力墻、總框架以及確定它們之間的聯(lián)系和相互作用方式。確定它們之間的聯(lián)系和相互作用方式。根據(jù)上述基本假定，根據(jù)上述基本假定，同同一樓層各片一樓層各片剪力墻的位移都是相

60、等的，所以可剪力墻的位移都是相等的，所以可將結(jié)構(gòu)單元內(nèi)所有剪力墻綜合在一起將結(jié)構(gòu)單元內(nèi)所有剪力墻綜合在一起，形成一榀假想的形成一榀假想的總剪力墻相當(dāng)于一豎向懸臂彎曲構(gòu)件，總剪力墻相當(dāng)于一豎向懸臂彎曲構(gòu)件，總剪力墻的彎曲剛總剪力墻的彎曲剛度等于各榀剪力墻彎曲剛度之和；度等于各榀剪力墻彎曲剛度之和；同一樓層各榀框架的位移都是相等的，同一樓層各榀框架的位移都是相等的，所以可所以可把單元內(nèi)所有框架綜合起來(lái)，形成一把單元內(nèi)所有框架綜合起來(lái)，形成一榀假想的榀假想的總框架總框架，相當(dāng)于一豎相當(dāng)于一豎向懸臂彎曲構(gòu)件，向懸臂彎曲構(gòu)件，總框架的剪切剛度等于各榀框架剪切剛度之和；總框架的剪切剛度等于各榀框架剪切剛度