剪力墻內(nèi)力位移計(jì)算課件

1、剪力墻的類(lèi)型剪力墻的類(lèi)型 整體墻和小開(kāi)口整體墻整體墻和小開(kāi)口整體墻 雙肢墻雙肢墻 多肢墻多肢墻 壁式框架壁式框架底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu) 一、一、 剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu) 縱橫兩個(gè)方縱橫兩個(gè)方向均由鋼筋向均由鋼筋混凝土墻組混凝土墻組成的結(jié)構(gòu)體成的結(jié)構(gòu)體系系二、計(jì)算假定：二、計(jì)算假定：1 1、平面結(jié)構(gòu)假定：分別按照縱、橫兩個(gè)方向的平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)假定：分別按照縱、橫兩個(gè)方向的平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，但是可以考慮縱橫墻的共同工作，把正交的另一進(jìn)行計(jì)算，但是可以考慮縱橫墻的共同工作，把正交的另一方向的墻作為翼緣部分參與工作。方向的墻作為翼緣部分參與工作。2 2、剛性樓板假定：水

2、平荷載按照各墻等效抗彎剛度、剛性樓板假定：水平荷載按照各墻等效抗彎剛度 分配分配eqEI三、內(nèi)力與位移計(jì)算思路三、內(nèi)力與位移計(jì)算思路N N由豎向荷載和水平荷載共同產(chǎn)生由豎向荷載和水平荷載共同產(chǎn)生M M由水平荷載產(chǎn)生由水平荷載產(chǎn)生V V由水平荷載產(chǎn)生由水平荷載產(chǎn)生 受剪受剪( (水平鋼筋水平鋼筋) )壓彎構(gòu)件(豎向構(gòu)件) 豎向荷載下的豎向荷載下的N N：按照每片墻的承載面積計(jì)算：按照每片墻的承載面積計(jì)算 水平荷載下的水平荷載下的M M、N N、V V：按照墻的等效剛度分配至各墻：按照墻的等效剛度分配至各墻VNMVIEIEVVjeqjiieqjiijijVNMVDDVVjjijijij對(duì)比框架、剪

3、力墻：剪力墻框架四、剪力墻的分類(lèi)：按照開(kāi)洞大小、截面應(yīng)力分布特點(diǎn)四、剪力墻的分類(lèi)：按照開(kāi)洞大小、截面應(yīng)力分布特點(diǎn) 整體墻整體墻 整體小開(kāi)口墻整體小開(kāi)口墻 聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻 壁式框架壁式框架1 1、整體墻整體墻（彎矩圖為曲線，截面應(yīng)力分布為直線）（彎矩圖為曲線，截面應(yīng)力分布為直線）（1 1）無(wú)洞口或洞口面積不超過(guò)墻面面積的）無(wú)洞口或洞口面積不超過(guò)墻面面積的1515，且孔，且孔洞間凈距及孔洞至墻邊凈距大于孔洞長(zhǎng)邊洞間凈距及孔洞至墻邊凈距大于孔洞長(zhǎng)邊（2 2）雙肢墻雙肢墻，但連梁很弱（，但連梁很弱（ 11515，但是整體系數(shù)，但是整體系數(shù) 1010，截，截面慣性矩比面慣性矩比ZIIn/3 3、聯(lián)肢墻、聯(lián)

4、肢墻（1 1）彎矩圖呈顯著鋸齒型，截面應(yīng)力不是直線）彎矩圖呈顯著鋸齒型，截面應(yīng)力不是直線分布，分布， 1 110104 4、壁式框架、壁式框架（1 1）墻肢彎矩圖中各層有反彎點(diǎn)，墻肢拉壓力較大）墻肢彎矩圖中各層有反彎點(diǎn)，墻肢拉壓力較大（2 2） 10(10(連梁強(qiáng)、墻肢弱），連梁強(qiáng)、墻肢弱），ZIIn/1 1、判別條件：洞口、判別條件：洞口1515；或雙肢；或雙肢 115%15%，但，但 1010； 內(nèi)力特點(diǎn)：內(nèi)力特點(diǎn)： 正應(yīng)力基本直線分布，局部彎正應(yīng)力基本直線分布，局部彎曲不超過(guò)整體彎曲的曲不超過(guò)整體彎曲的1515，墻，墻肢彎矩沒(méi)有反彎點(diǎn)肢彎矩沒(méi)有反彎點(diǎn)計(jì)算方法：材料力學(xué)公式略加修正計(jì)算方法

5、：材料力學(xué)公式略加修正2 2、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算墻肢彎矩：墻肢彎矩：墻肢軸力：墻肢軸力：墻肢剪力：墻肢剪力： 底層底層jjjjIIMIIMM15. 085. 0jjjAAVVIyMANjjj/85. 0)(21iiiipiIIAAVV其他層剪力：其他層剪力：MxMx截面的外彎矩截面的外彎矩整體彎曲整體彎曲 獨(dú)立墻肢彎曲獨(dú)立墻肢彎曲 最終墻肢彎曲最終墻肢彎曲正應(yīng)力正應(yīng)力jjIAiiIA3 3、側(cè)移計(jì)算、側(cè)移計(jì)算整體小開(kāi)口墻頂點(diǎn)側(cè)移（整體墻頂點(diǎn)側(cè)移公式）整體小開(kāi)口墻頂點(diǎn)側(cè)移（整體墻頂點(diǎn)側(cè)移公式）x1.2x1.24 4、等效剛度、等效剛度整體小開(kāi)口墻等效剛度（整體墻等效剛度）整體小開(kāi)口墻等效剛度（整

6、體墻等效剛度）/1.2/1.2連梁剪力可由上、下墻肢的軸力差計(jì)算連梁剪力可由上、下墻肢的軸力差計(jì)算2/hVMMMMjjjj個(gè)別小墻肢：個(gè)別小墻肢：小開(kāi)口整體墻的判別條件小開(kāi)口整體墻的判別條件(1) 連梁和墻肢的剛度比(整體參與系數(shù)） 較大： 10)22(622221IIScIScTIThDHAii(2) 保證墻肢的剛度較大：ZIIn/inZII/227131ibibibiibibibbibiaAIIGaAIEII11kiinIII（雙肢墻）（多肢墻）AbiibikiiIIacIIIThHacIIThH321213211)662220biihaa)/2/31 (1iiiiiINIAASZZ為系數(shù)

7、，與及層數(shù)N有關(guān) 99page-表1 1、判別條件：110；2、內(nèi)力計(jì)算（連續(xù)連桿方法）（1)計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算假定將連梁沿高度離散為均勻分布的連續(xù)柵片(如圖)，形成連續(xù)結(jié)構(gòu) 基本假定基本假定適用條件：開(kāi)洞規(guī)則，墻厚、層高不變適用條件：開(kāi)洞規(guī)則，墻厚、層高不變（1 1）忽略連梁軸向變形，即假定兩墻肢水平位移完全相同）忽略連梁軸向變形，即假定兩墻肢水平位移完全相同（2 2）兩墻肢各截面的轉(zhuǎn)角和曲率都相等，連梁兩端轉(zhuǎn)角相等，）兩墻肢各截面的轉(zhuǎn)角和曲率都相等，連梁兩端轉(zhuǎn)角相等，連梁反彎點(diǎn)在梁的中點(diǎn)連梁反彎點(diǎn)在梁的中點(diǎn)（3 3）墻肢截面、連梁截面、層高等幾何尺寸沿全高是相同的）墻肢截面、連梁截面、層高等幾

8、何尺寸沿全高是相同的（2 2）基本思路）基本思路 沿連桿中點(diǎn)（反彎點(diǎn)）切開(kāi)，以剪力沿連桿中點(diǎn)（反彎點(diǎn)）切開(kāi)，以剪力 （x x）為未知數(shù)，得）為未知數(shù)，得2 2個(gè)靜定懸臂墻的基本體系個(gè)靜定懸臂墻的基本體系通過(guò)切口的變形協(xié)調(diào)（相對(duì)通過(guò)切口的變形協(xié)調(diào)（相對(duì)位移為位移為0 0）建立）建立 （x x）的微分方程（力法）的微分方程（力法）求解微分方求解微分方程的程的 （x x），積分得剪力），積分得剪力VV再通過(guò)平衡條件求出連梁梁再通過(guò)平衡條件求出連梁梁端彎矩，墻肢軸力及彎矩端彎矩，墻肢軸力及彎矩（3 3）建立微分方程關(guān)鍵條件 變形協(xié)調(diào)條件： 墻肢彎曲變形產(chǎn)生的切口相對(duì)位移 墻肢軸向變形產(chǎn)生的切口相對(duì)位移

9、 連梁彎曲變形和剪切變形產(chǎn)生的切口相對(duì)位移墻肢轉(zhuǎn)角變形 0)()()(321xxx)(1x)(2x)(3x墻肢軸向變形墻肢軸向變形 連梁彎曲及剪切變形 得到微分方程得到微分方程(f)(f) 力平衡條件 水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩 墻肢截面上的彎矩與軸力 洞口兩側(cè)墻肢軸向間距axNxMxMxMp)()()()(21)(xMp)()()(21xNxMxM、a 力與變形關(guān)系 微分方程及其解 圖表及其應(yīng)用雙肢墻計(jì)算步驟11111)(EIyEIxM22222)(EIyEIxMyyy2121根據(jù)力與變形關(guān)系得不同荷載情況下得微分方程(k) 代入方程(f)中，得到雙肢墻基本微分方程式(L)(4)雙肢墻內(nèi)力計(jì)算步

10、驟（連續(xù)連桿法，圖表法） 幾何參數(shù) 連梁：12/3bbbhbI )/31/(20bbbbbaGAEIII320/bbacID 連梁截面折算慣性矩連梁截面慣性矩和面積連梁截面計(jì)算跨度一半，設(shè)連梁凈跨為2a0，洞口兩側(cè)墻肢軸線距離一半0bIbIbAbac4/0bhaa墻肢：niiiiIIyAIyAyAIII222221121連梁剛度 整體系數(shù) h層高（各層不等時(shí)可取沿高度的加權(quán)平均值）整體系數(shù)1連梁與墻肢剛度比，未考慮墻肢軸向變形的整體系數(shù)H剪力墻總高度T軸向變形影響系數(shù)，2肢221/IITniiDIThH6222211yAyAIn連梁約束彎矩函數(shù) 根據(jù)：荷載形式、 、 ，查圖表得 )()(mHx

11、/)()()(0TVmmmkN/V0底部截面剪力()參見(jiàn)教材列表連梁內(nèi)力j層連梁約束彎矩： 頂層： 一般層：j層連梁剪力：j層連梁端彎矩：2/)(nnnhmmjjjhmm)(cmVjbj2/aVMbjbj墻肢內(nèi)力 軸力 彎矩 剪力 njbjjVN)(2111njjpjjmMIIIM)(2122njjpjjmMIIIMpjjVIIIV0201011pjjVIIIV0201022 水平荷載在j層截面處的傾覆力矩 水平荷載在j截面處的總剪力pjMpjV剪力計(jì)算的慣性矩為考慮剪切變形影響后的折算慣性矩見(jiàn)教材(5)多肢墻內(nèi)力計(jì)算步驟幾何參數(shù)（同雙肢）整體系數(shù)iiDIThH6T軸向變形影響系數(shù)，34肢時(shí)取

12、0.8，57肢時(shí)取0.85，8肢及以上時(shí)取0.9連梁約束彎矩函數(shù)（同雙肢）連梁內(nèi)力將連梁總約束彎矩分配給各列連梁ijjjihmm)(iiiiiDD)1 (5 . 11 4/11BrBriii i i多肢墻連梁約束彎矩分布系數(shù)為i列連梁跨中剪應(yīng)力和平均值之比r ri i第i列連梁中點(diǎn)距墻邊的距離B B總寬 i列j層連梁剪力：i列j層連梁彎矩：墻肢內(nèi)力軸力（考慮墻肢兩側(cè)連梁的剪力） 邊墻肢 中間墻肢彎矩 剪力cmVjibj2/aVMbjbjnjjbjVN11njbmjmjVNnjjibbijijVVN)(, 1,)(njjpjiiijmMIIMpjiiijVIIV003、側(cè)移計(jì)算倒三角荷載eqeq

13、eqEIHVEIHVEIHV386011303030均布荷載頂部集中力4、等效剛度倒三角荷載均布荷載頂部集中力TTIEEIieq231TTIEEIieq241TTIEEIieq26 . 31 剪切影響系數(shù)剪切影響系數(shù)，當(dāng)H/B4，取 0 系數(shù)，根據(jù)荷載形式和 查表48（P118）iiAHIE225、討論雙肢墻側(cè)移、連梁內(nèi)力、墻肢內(nèi)力沿高度分布曲線如圖 連梁最大剪力不在底層，愈大連梁剪力愈大，最大值下移 側(cè)移曲線呈彎曲型，愈大，整體剛度愈大，側(cè)移愈小 墻肢軸力即為該截面以上連梁剪力之和，向下逐漸加大 墻肢彎矩與有關(guān)， 愈大連梁愈強(qiáng)，連梁內(nèi)力愈大，而墻肢彎矩愈小總結(jié)： 在相同 Mp作用下，愈大，則

14、連梁愈強(qiáng)，連梁的M、V愈大； 而墻肢軸力N愈大，墻肢彎矩M愈小 因?yàn)椋篴NMMMp21njbjVN1 1、判別條件：、判別條件： 1010；壁式框架與普通框架對(duì)比：壁式框架與普通框架對(duì)比：相同點(diǎn)：在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)相同點(diǎn)：在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： （1 1）梁寬柱寬，其剛度要考慮剪切變形的影響而降低）梁寬柱寬，其剛度要考慮剪切變形的影響而降低 （2 2）梁墻相交部分面積大變形小，形成剛域，其剛度）梁墻相交部分面積大變形小，形成剛域，其剛度 要考慮剛域的影響而提高要考慮剛域的影響而提高結(jié)論：壁式框架的計(jì)算考慮兩個(gè)修正后，內(nèi)力和位移計(jì)算方結(jié)論：壁式框架的計(jì)算考慮兩個(gè)修

15、正后，內(nèi)力和位移計(jì)算方 法與普通框架相同，采用法與普通框架相同，采用D D值法值法ZIIn/2 2、剛域的取法帶剛域框架的梁柱軸線取連梁和墻肢的形心線剛域長(zhǎng)度 梁方向 柱方向bbhbl25. 011bbhbl25. 022cchcl25. 011cchcl25. 0223、帶剛域框架柱的D值普通框架：(1)lEIi/壁式框架：(1)用k代替普通框架中的i即可梁柱式中cik左ick右ccicck23)1)(1 (1babac3)1)(1 (1baabc2012GAlEI3、帶剛域框架柱的D值普通框架：(2)梁柱剛度比一般層底層(3)一般層底層(4)ciik2/ciiik/ )(21)2/(kk)2/()5 . 0(kk212cchiD壁式框架：見(jiàn)表410(2)梁柱剛度比(3)(4)cikkk2/ckkkk/ )(2