高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)ppt課件

1、金仁和金仁和6.1 構(gòu)造布置構(gòu)造布置6.2 剪力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析剪力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析6.3 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6.4 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6.5 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6.6 整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算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6.8 剪力墻分類的判別剪力墻分類的判別6.9 剪力墻截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求剪力墻截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求 構(gòu)造分類和分析方法構(gòu)造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6.1 6.1 構(gòu)造布置構(gòu)造布置6.1

2、.1 6.1.1 墻體承重方案墻體承重方案1 1小開間橫墻承重小開間橫墻承重特點(diǎn)：每開間設(shè)置承重橫墻，間距為特點(diǎn)：每開間設(shè)置承重橫墻，間距為2.72.7.9m.9m，適用于住宅、旅館等，適用于住宅、旅館等 小開間建筑。小開間建筑。優(yōu)點(diǎn)：不需求隔墻；采用短向樓板，節(jié)約鋼筋等。優(yōu)點(diǎn)：不需求隔墻；采用短向樓板，節(jié)約鋼筋等。缺陷：橫墻數(shù)量多，承載力未充分利用，建筑平面布置不靈敏，房屋自缺陷：橫墻數(shù)量多，承載力未充分利用，建筑平面布置不靈敏，房屋自 重及側(cè)向剛度大，程度地震作用大。重及側(cè)向剛度大，程度地震作用大。大間距縱、橫墻承重大間距縱、橫墻承重小開間橫墻承重小開間橫墻承重大開間橫墻承重大開間橫墻承重

3、2 2大開間橫墻承重大開間橫墻承重特點(diǎn)：每?jī)砷_間設(shè)置一道承重橫墻，間距普通特點(diǎn)：每?jī)砷_間設(shè)置一道承重橫墻，間距普通6 68m8m。樓蓋多采用混凝土。樓蓋多采用混凝土 梁式板或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板。梁式板或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用空間大，平面布置靈敏；自重較輕，根底費(fèi)用相對(duì)較少。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用空間大，平面布置靈敏；自重較輕，根底費(fèi)用相對(duì)較少。缺陷：樓蓋跨度大，樓蓋資料增多。缺陷：樓蓋跨度大，樓蓋資料增多。3 3大間距縱、橫墻承重大間距縱、橫墻承重特點(diǎn)：每?jī)砷_間設(shè)置一道橫墻，間距為特點(diǎn)：每?jī)砷_間設(shè)置一道橫墻，間距為8m8m左右。樓蓋采用混凝土雙向板，左右。樓蓋采用混凝土雙向板，或在每?jī)傻罊M

4、墻之間布置一根進(jìn)深梁，構(gòu)成縱、橫墻混合承重?；蛟诿?jī)傻罊M墻之間布置一根進(jìn)深梁，構(gòu)成縱、橫墻混合承重。 從運(yùn)用功能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的、受力性能等方面來看，大間距方案較優(yōu)從運(yùn)用功能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的、受力性能等方面來看，大間距方案較優(yōu)越。目前趨向于采用大間距、大進(jìn)深、大模板、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板的越。目前趨向于采用大間距、大進(jìn)深、大模板、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板的剪力墻構(gòu)造體系。剪力墻構(gòu)造體系。1 1宜沿主軸方向雙向或多向布置，不同方向的剪力墻宜結(jié)合在一宜沿主軸方向雙向或多向布置，不同方向的剪力墻宜結(jié)合在一 起，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)向剛度接近；剪起，應(yīng)盡量拉通、對(duì)直；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，宜

5、使兩個(gè)方向側(cè)向剛度接近；剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)那么。力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)那么。2 2剪力墻布置不宜太密，使構(gòu)造具有適宜的側(cè)向剛度；假設(shè)側(cè)向剛剪力墻布置不宜太密，使構(gòu)造具有適宜的側(cè)向剛度；假設(shè)側(cè)向剛度度 過大，不僅加大自重，還會(huì)使地震力增大。過大，不僅加大自重，還會(huì)使地震力增大。3 3剪力墻宜自下到上延續(xù)布置，防止剛度突變。剪力墻宜自下到上延續(xù)布置，防止剛度突變。 4 4剪力墻長(zhǎng)度較大時(shí)，可經(jīng)過開設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成假設(shè)干均勻的獨(dú)剪力墻長(zhǎng)度較大時(shí)，可經(jīng)過開設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成假設(shè)干均勻的獨(dú)立墻段。墻段的長(zhǎng)度不宜大于立墻段。墻段的長(zhǎng)度不宜大于8m8m。 5 5剪力墻的門窗洞口宜上下對(duì)齊，成列布置。宜防

6、止運(yùn)用錯(cuò)洞墻和剪力墻的門窗洞口宜上下對(duì)齊，成列布置。宜防止運(yùn)用錯(cuò)洞墻和疊合錯(cuò)洞墻。疊合錯(cuò)洞墻。6.1.2 6.1.2 剪力墻的布置原那么剪力墻的布置原那么6 6當(dāng)剪力墻與平面外方向的梁連結(jié)時(shí)，可加強(qiáng)剪力墻平面外的抗彎剛度和當(dāng)剪力墻與平面外方向的梁連結(jié)時(shí)，可加強(qiáng)剪力墻平面外的抗彎剛度和承載力可在墻內(nèi)設(shè)置扶壁柱、暗柱或與梁相連的型鋼等措施；或減小梁承載力可在墻內(nèi)設(shè)置扶壁柱、暗柱或與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。端彎矩的措施如設(shè)計(jì)為鉸接或半剛接。7 7短肢剪力墻是指墻肢截面長(zhǎng)度與厚度之比為短肢剪力墻是指墻肢截面長(zhǎng)度與厚度之比為5858的剪力墻，高層構(gòu)造不的剪力墻，高層

7、構(gòu)造不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻構(gòu)造。短肢剪力墻構(gòu)造的最大適用高度應(yīng)應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻構(gòu)造。短肢剪力墻構(gòu)造的最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。適當(dāng)降低。6.2 6.2 剪力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析剪力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析1 1在豎向荷載作用下，各片剪力墻接受的壓力可近似按各肢剪力墻負(fù)荷面在豎向荷載作用下，各片剪力墻接受的壓力可近似按各肢剪力墻負(fù)荷面積分配；積分配；2 2在程度荷載作用下，各片剪力墻接受的程度荷載可按構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)在程度荷載作用下，各片剪力墻接受的程度荷載可按構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析。即研討程度荷載在各榀剪力墻之間分配問題的一種簡(jiǎn)化分析方法。分析。即研討程度荷載在各榀剪力墻之

8、間分配問題的一種簡(jiǎn)化分析方法。剪力墻構(gòu)造平面圖剪力墻構(gòu)造平面圖6.2.1 6.2.1 剪力墻的分類剪力墻的分類1 1、根據(jù)洞口的有無、大小、外形和位置等，剪力墻主要可劃分為以下幾類：、根據(jù)洞口的有無、大小、外形和位置等，剪力墻主要可劃分為以下幾類： 整截面墻整截面墻聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻壁式框架壁式框架整體小開口墻整體小開口墻1 1整截面墻：整截面墻： 幾何斷定：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15%，且洞口間的凈距及洞口至墻邊的間隔均大于洞口長(zhǎng)邊尺寸。 受力特點(diǎn)：可視為上端自在、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件。 整截面墻整截面墻2 2整體小開口墻：整體小開口墻： 幾何斷定：幾何斷定：1

9、洞口稍大一些，且洞口沿豎向成列布置，洞口稍大一些，且洞口沿豎向成列布置， 2洞口面積超越墻面總面積的洞口面積超越墻面總面積的15%，但洞口對(duì)，但洞口對(duì) 剪力墻的受力影響仍較小。剪力墻的受力影響仍較小。受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)： 在程度荷載下，由于洞口的存在，墻肢中已出現(xiàn)在程度荷載下，由于洞口的存在，墻肢中已出現(xiàn)部分彎曲，其截面應(yīng)力可以為由墻體的整體彎曲和部分彎曲，其截面應(yīng)力可以為由墻體的整體彎曲和部分彎曲二者疊加組成，截面變形仍接近于整截面部分彎曲二者疊加組成，截面變形仍接近于整截面墻。墻。 整體小開口墻整體小開口墻3 3聯(lián)肢墻：聯(lián)肢墻： 幾何斷定：幾何斷定： 沿豎向開有一列或多列較大的洞口，可以簡(jiǎn)

10、化為假設(shè)沿豎向開有一列或多列較大的洞口，可以簡(jiǎn)化為假設(shè)干個(gè)單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁結(jié)合起來組成。干個(gè)單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁結(jié)合起來組成。 受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)： 連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，墻肢部分彎矩較大，連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，墻肢部分彎矩較大，整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線分布。整個(gè)截面正應(yīng)力已不再呈直線分布。 聯(lián)肢剪力墻聯(lián)肢剪力墻 4 4壁式框架：壁式框架： 幾何斷定：幾何斷定： 當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻肢寬度相對(duì)較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛肢寬度相對(duì)較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。度。受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)：

11、與框架構(gòu)造相類似。與框架構(gòu)造相類似。壁式框架壁式框架 6.2.2 剪力墻的等效剛度剪力墻的等效剛度一樣程度荷載一樣程度荷載一樣側(cè)向位移一樣側(cè)向位移剪力墻與豎向懸臂受彎構(gòu)件具有一樣的剛度剪力墻與豎向懸臂受彎構(gòu)件具有一樣的剛度采用豎向懸臂受彎構(gòu)件的剛度作為剪力墻的等效剛度采用豎向懸臂受彎構(gòu)件的剛度作為剪力墻的等效剛度它綜合反映了剪力墻彎曲變形、剪切變形和軸向變形的影響。它綜合反映了剪力墻彎曲變形、剪切變形和軸向變形的影響。eqEI2、剪力墻的等效剛度計(jì)算：、剪力墻的等效剛度計(jì)算：以頂點(diǎn)集中荷載為例，闡明剪力墻的等效剛度求法。以頂點(diǎn)集中荷載為例，闡明剪力墻的等效剛度求法。6.2.3 6.2.3 剪力

12、墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析剪力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析 1 1、根本假定、根本假定 1 1樓蓋在本身平面內(nèi)的剛度無限大，平面外剛度很小，可以忽略；樓蓋在本身平面內(nèi)的剛度無限大，平面外剛度很小，可以忽略； 2 2各片剪力墻在其平面內(nèi)的剛度較大，忽略其平面外的剛度；各片剪力墻在其平面內(nèi)的剛度較大，忽略其平面外的剛度； 3 3程度荷載作用點(diǎn)與構(gòu)造剛度中心重合，構(gòu)造不發(fā)生改動(dòng)。程度荷載作用點(diǎn)與構(gòu)造剛度中心重合，構(gòu)造不發(fā)生改動(dòng)。 A A、由假定、由假定1 1、3 3可知，樓板在其本身平面內(nèi)不發(fā)生相對(duì)變形，只作可知，樓板在其本身平面內(nèi)不發(fā)生相對(duì)變形，只作剛體平動(dòng)，程度荷載按各片剪力墻的側(cè)向剛度進(jìn)展分配。剛體平動(dòng)

13、，程度荷載按各片剪力墻的側(cè)向剛度進(jìn)展分配。 B B、由假定、由假定2 2可知，各片剪力墻只接受其本身平面內(nèi)的程度荷載，可將可知，各片剪力墻只接受其本身平面內(nèi)的程度荷載，可將縱、橫兩個(gè)方向的剪力墻分開思索；同時(shí)，可思索縱、橫向剪力墻的共同任縱、橫兩個(gè)方向的剪力墻分開思索；同時(shí)，可思索縱、橫向剪力墻的共同任務(wù)，縱墻橫墻的一部分可以作為橫墻縱墻的有效翼墻。務(wù)，縱墻橫墻的一部分可以作為橫墻縱墻的有效翼墻。 實(shí)踐上，當(dāng)房屋的體型比較規(guī)那么，構(gòu)造布置和質(zhì)量分布根本對(duì)稱時(shí)，實(shí)踐上，當(dāng)房屋的體型比較規(guī)那么，構(gòu)造布置和質(zhì)量分布根本對(duì)稱時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常不思索改動(dòng)影響。為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常不思索改動(dòng)影響。2 2、剪

14、力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析、剪力墻構(gòu)造平面協(xié)同任務(wù)分析 將剪力墻分為兩大類：第一類包括整截面墻、整體小開口墻和聯(lián)肢墻；將剪力墻分為兩大類：第一類包括整截面墻、整體小開口墻和聯(lián)肢墻；第二類為壁式框架。第二類為壁式框架。第一類第一類+ +第二類第二類第一類第一類1 1第一類：包括整截面墻、整體小開口墻和聯(lián)肢墻。第一類：包括整截面墻、整體小開口墻和聯(lián)肢墻。 1 1將程度荷載劃分均布荷載、倒三角形分布荷載或頂點(diǎn)集中荷載，或這三種荷將程度荷載劃分均布荷載、倒三角形分布荷載或頂點(diǎn)集中荷載，或這三種荷載的某種組合；載的某種組合； 2 2計(jì)算沿程度荷載作用方向的計(jì)算沿程度荷載作用方向的m m片剪力墻的總等效剛度

15、；片剪力墻的總等效剛度；3 3根據(jù)剪力墻的等效剛度，計(jì)算每一片剪力墻所接受的程度荷載；根據(jù)剪力墻的等效剛度，計(jì)算每一片剪力墻所接受的程度荷載；4 4再根據(jù)每一片剪力墻所接受的程度荷載方式，進(jìn)展各片剪力墻中連梁和墻肢的再根據(jù)每一片剪力墻所接受的程度荷載方式，進(jìn)展各片剪力墻中連梁和墻肢的內(nèi)力和位移計(jì)算。內(nèi)力和位移計(jì)算。2 2第一類和第二類：包括整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。第一類和第二類：包括整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。 注：剪力墻構(gòu)造體系在程度荷載作用下的計(jì)算問題就轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹袅Φ挠?jì)算。注：剪力墻構(gòu)造體系在程度荷載作用下的計(jì)算問題就轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹袅Φ挠?jì)算。 1 1將第

16、一類剪力墻合并為總剪力墻，將壁式框架合并為總框架，按照框架將第一類剪力墻合并為總剪力墻，將壁式框架合并為總框架，按照框架剪力剪力墻鉸接體系分析方法，計(jì)算總剪力墻的內(nèi)力和位移。墻鉸接體系分析方法，計(jì)算總剪力墻的內(nèi)力和位移。 6.3 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)算問題：整截面墻與豎向懸臂梁的主要區(qū)別？問題：整截面墻與豎向懸臂梁的主要區(qū)別？整截面墻應(yīng)思索剪切變形整截面墻應(yīng)思索剪切變形+彎曲變形彎曲變形+軸向變形；軸向變形；懸臂梁僅思索彎曲變形。懸臂梁僅思索彎曲變形。6.3.1 6.3.1 墻體截面內(nèi)力墻體截面內(nèi)力 在程度荷載作用下，整截面墻可視為上端自在、下端固定的豎向懸臂梁，在程

17、度荷載作用下，整截面墻可視為上端自在、下端固定的豎向懸臂梁，其恣意截面的彎矩和剪力可按照資料力學(xué)方法進(jìn)展計(jì)算。其恣意截面的彎矩和剪力可按照資料力學(xué)方法進(jìn)展計(jì)算。220qHMqHV0例：計(jì)算在程度均布荷載作用例：計(jì)算在程度均布荷載作用 下，下， 剪力墻底部彎矩和剪力。剪力墻底部彎矩和剪力。特點(diǎn)：截面正應(yīng)力堅(jiān)持直線分布；特點(diǎn)：截面正應(yīng)力堅(jiān)持直線分布； 墻體無反彎點(diǎn)。墻體無反彎點(diǎn)。6.3.2 位移和等效剛度位移和等效剛度 由于剪力墻的截面高度較大，在計(jì)算位移時(shí)應(yīng)思索剪切變形的影響。同時(shí)，由于剪力墻的截面高度較大，在計(jì)算位移時(shí)應(yīng)思索剪切變形的影響。同時(shí)，當(dāng)墻面開有很小的洞口時(shí)，尚應(yīng)思索洞口對(duì)位移增大的

18、影響。當(dāng)墻面開有很小的洞口時(shí)，尚應(yīng)思索洞口對(duì)位移增大的影響。1、在程度荷載作用下，整截面墻思索彎曲變形和剪切變形的頂點(diǎn)位移計(jì)算公式：、在程度荷載作用下，整截面墻思索彎曲變形和剪切變形的頂點(diǎn)位移計(jì)算公式：11PPMMV VudsdsE IG A注：思索剪切變形的位移：注：思索剪切變形的位移：例：在程度均布荷載作用下，整截面墻思索彎曲變形和剪切變形的頂點(diǎn)位移及等效剛度：例：在程度均布荷載作用下，整截面墻思索彎曲變形和剪切變形的頂點(diǎn)位移及等效剛度：HqqHPVH1P11V208MV HuEI210122pVV VV HqHudsGAGAGA 322200000224(1)88288(14/)eqV

19、HV HV HV HV HuEIEIGAEIH GAEIEI H GA)/41 (2GAHEIEIEIeq2、 將式將式6.3.1代入式代入式6.2.1，那么可得到整截面墻的等效剛度計(jì)算公式為，那么可得到整截面墻的等效剛度計(jì)算公式為 3、引入等效剛度、引入等效剛度 EIeq ，可把剪切變形與彎曲變形綜合成彎曲變形的表達(dá)方式，那，可把剪切變形與彎曲變形綜合成彎曲變形的表達(dá)方式，那么式么式 6.3.1可進(jìn)一可進(jìn)一 步寫成以下方式步寫成以下方式6.4 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結(jié)合在一同，且墻肢的剛度普通比連梁的剛度大較雙肢墻由連梁將兩墻肢結(jié)合在一同，且墻肢的

20、剛度普通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，屬于高次超靜定構(gòu)造，可采用連梁延多，相當(dāng)于柱梁剛度比很大的一種框架，屬于高次超靜定構(gòu)造，可采用連梁延續(xù)化的分析法。續(xù)化的分析法。 問題：連梁延續(xù)化法的根本思緒？問題：連梁延續(xù)化法的根本思緒？雙肢墻連梁延雙肢墻連梁延續(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 計(jì)算模型的簡(jiǎn)化計(jì)算模型的簡(jiǎn)化 根本假定 按力法求解超靜定構(gòu)造按力法求解超靜定構(gòu)造 兩個(gè)未知力的超靜定構(gòu)造 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)力將連桿離散化將連桿離散化 ，均勻

21、分布均勻分布求解兩個(gè)未知求解兩個(gè)未知力的超靜定構(gòu)力的超靜定構(gòu)造造受力平衡方受力平衡方程求解內(nèi)力程求解內(nèi)力）（z）（z）（z多余未知力多余未知力6.4.1 6.4.1 根本假定根本假定1 1每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻延續(xù)分布的連桿。每一樓層處的連梁簡(jiǎn)化為沿該樓層均勻延續(xù)分布的連桿。2 2忽略連梁軸向變形，兩墻肢同一標(biāo)高程度位移相等。轉(zhuǎn)角和忽略連梁軸向變形，兩墻肢同一標(biāo)高程度位移相等。轉(zhuǎn)角和曲率亦一樣。曲率亦一樣。3 3每層連梁的反彎點(diǎn)在梁的跨度中央。每層連梁的反彎點(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。當(dāng)有變化時(shí)，可取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

22、取幾何平均值。幾何平均值。6.4.2 6.4.2 微分方程的建立微分方程的建立1 1、第一步：根據(jù)根本體系在連梁切口處的變形延續(xù)條件，建立、第一步：根據(jù)根本體系在連梁切口處的變形延續(xù)條件，建立微分方程：微分方程： 將延續(xù)化后的連梁沿反彎點(diǎn)處切開，可得力法求解時(shí)的根將延續(xù)化后的連梁沿反彎點(diǎn)處切開，可得力法求解時(shí)的根本體系。本體系。 切開后的截面上有剪力集度切開后的截面上有剪力集度(z ) (z ) 和軸力集度和軸力集度(z )(z )，取，取(z )(z )為多余未知力。為多余未知力。 根據(jù)變形延續(xù)條件，切口處沿未知力根據(jù)變形延續(xù)條件，切口處沿未知力(z ) (z ) 方向上的相對(duì)位方向上的相對(duì)

23、位移應(yīng)為零，建立微分方程。移應(yīng)為零，建立微分方程。11 1由于墻肢彎曲變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移：由于墻肢彎曲變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移：當(dāng)墻肢發(fā)生剪切變形時(shí)，只在墻肢的上、下截面產(chǎn)生相對(duì)程度錯(cuò)動(dòng)，此錯(cuò)當(dāng)墻肢發(fā)生剪切變形時(shí)，只在墻肢的上、下截面產(chǎn)生相對(duì)程度錯(cuò)動(dòng)，此錯(cuò)動(dòng)不會(huì)使連梁切口處產(chǎn)生相對(duì)豎向位移，即由墻肢剪切變形所產(chǎn)生的相對(duì)動(dòng)不會(huì)使連梁切口處產(chǎn)生相對(duì)豎向位移，即由墻肢剪切變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移為零。位移為零。2 2墻肢軸向變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移墻肢軸向變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移 2 根本體系在切口處剪力作用下，自兩墻肢底至根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(duì)截面處的

24、軸向變形差為切口所產(chǎn)生的相對(duì)位移。位移。 )(2z）（zNNzz0Hzaz計(jì)算計(jì)算截面截面z z 截面處的軸力在數(shù)量上等于截面處的軸力在數(shù)量上等于H Hz z高度范圍內(nèi)切口處的剪力之和：高度范圍內(nèi)切口處的剪力之和：)(2z）（zNNzz0Hzaz3 3連梁彎曲和剪切變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移連梁彎曲和剪切變形所產(chǎn)生的相對(duì)位移 由于連梁切口處剪力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(duì)位移作用，使連梁產(chǎn)生彎曲和剪切變形，在切口處所產(chǎn)生的相對(duì)位移為為33hz）（bl連梁切口處的變形延續(xù)條件連梁切口處的變形延續(xù)條件2 2、第二步：引入補(bǔ)充條件，求、第二步：引入補(bǔ)充條

25、件，求 22MddzzH1a2a1( )Mz2()Mzz（ ）z（ ）Pz（ ）z（ ）3 3、第三步：微分方程的簡(jiǎn)化、第三步：微分方程的簡(jiǎn)化 雙肢墻的根本微分方程：雙肢墻的根本微分方程：D 為連梁的剛度為連梁的剛度S 為雙肢墻中一個(gè)墻肢對(duì)為雙肢墻中一個(gè)墻肢對(duì)組合截面形心軸的面積矩組合截面形心軸的面積矩反映洞口大小反映洞口大小1為連梁與墻為連梁與墻肢剛度比肢剛度比令：令： 為剪力墻的整為剪力墻的整體任務(wù)系數(shù)體任務(wù)系數(shù)232bba IDl2a改為 4 4、第四步：引入約束彎矩表述的微分方程、第四步：引入約束彎矩表述的微分方程1m z（ ）zH1a2az（ ）z（ ）Pz（ ）z（ ）2m z（

26、）12 ( )m zm zm zaz（ ）（ ）（ ）6.4.3 6.4.3 微分方程的求解微分方程的求解1、二階常系數(shù)非齊次線性微分方程求解、二階常系數(shù)非齊次線性微分方程求解注：推導(dǎo)一個(gè)例子注：推導(dǎo)一個(gè)例子2 2、根據(jù)邊境條件、彎矩和曲率的關(guān)系計(jì)算、根據(jù)邊境條件、彎矩和曲率的關(guān)系計(jì)算12CC、注：能否可以采用切口程度相對(duì)位移為零，進(jìn)展求解？注：能否可以采用切口程度相對(duì)位移為零，進(jìn)展求解？1C2C6.4.4 6.4.4 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算如將線約束彎矩如將線約束彎矩m1 () m1 () 、 m2 () m2 ()分別施加在兩墻肢上，那么剛結(jié)連桿分別施加在兩墻肢上，那么剛結(jié)連桿可變換成鉸結(jié)連桿此

27、處忽略了可變換成鉸結(jié)連桿此處忽略了 () () 對(duì)墻肢軸力的影響。對(duì)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送軸力，即兩墻肢獨(dú)立任務(wù)，可按鉸結(jié)連桿只能保證兩墻肢位移相等并傳送軸力，即兩墻肢獨(dú)立任務(wù)，可按獨(dú)立懸臂梁分析；其整體任務(wù)經(jīng)過約束彎矩思索。獨(dú)立懸臂梁分析；其整體任務(wù)經(jīng)過約束彎矩思索。1 1、 連梁內(nèi)力連梁內(nèi)力 h( ) zhbiVbiV2blbiMim2 2、 墻肢內(nèi)力墻肢內(nèi)力 iHz1iM2iMim1iV2 iViH z1iN2 iNbiViHz問題：連梁延續(xù)化法的根本思緒？問題：連梁延續(xù)化法的根本思緒？雙肢墻連梁延雙肢墻連梁延續(xù)化分析法續(xù)化分析法 微分方程的求解微分方程的求

28、解 求解二階常系數(shù)非齊次線性微分方程 計(jì)算模型的簡(jiǎn)化計(jì)算模型的簡(jiǎn)化 根本假定 按力法求解超靜定構(gòu)造按力法求解超靜定構(gòu)造 兩個(gè)未知力的超靜定構(gòu)造 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6.4.5 6.4.5 位移和等效剛度位移和等效剛度1 1、位移思索墻肢彎曲變形和剪切變形的影響、位移思索墻肢彎曲變形和剪切變形的影響2、等效剛度、等效剛度 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)：yNM6.5 6.5 多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算多肢墻的

29、內(nèi)力和位移計(jì)算 問題：多肢墻與雙肢墻分析方法的異同？問題：多肢墻與雙肢墻分析方法的異同？ 多肢墻分析方法的根本假定和根本體系的取法均與雙肢墻類似；其微分方多肢墻分析方法的根本假定和根本體系的取法均與雙肢墻類似；其微分方程表達(dá)式與雙肢墻一樣，其解與雙肢墻的表達(dá)式完全一樣，即式程表達(dá)式與雙肢墻一樣，其解與雙肢墻的表達(dá)式完全一樣，即式6.4.24，只，只是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計(jì)算。是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計(jì)算。6.5.1 6.5.1 微分方程的建立和求解微分方程的建立和求解 計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：1m 排連梁排連梁 , m+ 1 肢墻肢墻 ；2未知量未知量: 各列連梁的中點(diǎn)切口處的剪力各列連梁的中點(diǎn)

30、切口處的剪力(或約束彎矩或約束彎矩) 3協(xié)調(diào)方程協(xié)調(diào)方程: 各組連梁的中點(diǎn)切口處的相對(duì)位移為零各組連梁的中點(diǎn)切口處的相對(duì)位移為零 ；4建立建立 m 組協(xié)調(diào)方程，相疊加后可建立與雙肢墻完全一樣的微分方程，其解與雙肢墻的表組協(xié)調(diào)方程，相疊加后可建立與雙肢墻完全一樣的微分方程，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(jì)算；達(dá)式完全一樣，只是式中有關(guān)參數(shù)應(yīng)按多肢墻計(jì)算；5連梁約束彎矩的分配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??；連梁剛度大，分配的約束彎矩大，反之，減小； 6思索程度位置的影響，接近墻中部的連梁剪應(yīng)較大思索程度位置的影響，接近墻中部的連梁剪應(yīng)較大 。

31、 注：多肢墻的計(jì)算參數(shù)注：多肢墻的計(jì)算參數(shù)注：多肢墻的約束彎矩分配系數(shù)注：多肢墻的約束彎矩分配系數(shù)6.5.2 6.5.2 約束彎矩分配系數(shù)約束彎矩分配系數(shù) 1 1、約束彎矩分配系數(shù)、約束彎矩分配系數(shù) 2 2、影響要素、影響要素2 2多肢墻的整體任務(wù)系數(shù)多肢墻的整體任務(wù)系數(shù) 1 1各列連梁的剛度系數(shù)各列連梁的剛度系數(shù) jD3連梁的位置連梁的位置 3 3、分配系數(shù)的計(jì)算、分配系數(shù)的計(jì)算 6.5.3 6.5.3 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 6.5.4 6.5.4 位移和等效剛度位移和等效剛度 6.6 6.6 整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算 問題：整體小開口墻的內(nèi)力如何計(jì)算？問題：整體

32、小開口墻的內(nèi)力如何計(jì)算？ 在程度荷載作用下，整體小開口墻同整截面墻一樣，仍可按照資料力學(xué)中的有關(guān)公在程度荷載作用下，整體小開口墻同整截面墻一樣，仍可按照資料力學(xué)中的有關(guān)公式進(jìn)展內(nèi)力和位移的計(jì)算，但其值要進(jìn)展一定的修正。式進(jìn)展內(nèi)力和位移的計(jì)算，但其值要進(jìn)展一定的修正。 6.6.1 6.6.1 整體彎曲和部分彎曲分析整體彎曲和部分彎曲分析1 1、墻肢的彎矩、墻肢的彎矩 墻肢截面上的正應(yīng)力可看作由兩部墻肢截面上的正應(yīng)力可看作由兩部分組成，一是剪力墻作為整體懸臂墻產(chǎn)分組成，一是剪力墻作為整體懸臂墻產(chǎn)生的正應(yīng)力，稱為整體彎曲應(yīng)力；另一生的正應(yīng)力，稱為整體彎曲應(yīng)力；另一是墻肢作為獨(dú)立懸臂墻產(chǎn)生的正應(yīng)力，是

33、墻肢作為獨(dú)立懸臂墻產(chǎn)生的正應(yīng)力，稱為部分彎曲應(yīng)力。稱為部分彎曲應(yīng)力。 假設(shè)整體彎曲應(yīng)力的彎矩占總彎矩假設(shè)整體彎曲應(yīng)力的彎矩占總彎矩 M p ( ) 的百的百分比為分比為 k ，部分彎曲應(yīng)力的彎矩占總彎矩，部分彎曲應(yīng)力的彎矩占總彎矩 M p ( ) 的的百分比為百分比為 (1k)，那么可將墻肢的彎矩寫為如下方式：，那么可將墻肢的彎矩寫為如下方式：2、整體彎曲系數(shù)、整體彎曲系數(shù) k 令式令式6.6.1與式與式6.5.14兩式中的墻肢彎矩相等，可得兩式中的墻肢彎矩相等，可得 影響影響 k k 值的主要要素為整體任務(wù)系數(shù)值的主要要素為整體任務(wù)系數(shù)：1 1當(dāng)當(dāng)值較小時(shí)，各截面的值較小時(shí)，各截面的 k k

34、 值均很小，那么墻肢的部分彎曲應(yīng)力較大。值均很小，那么墻肢的部分彎曲應(yīng)力較大。 因因值較小，表示連梁剛度較小，墻肢中彎矩較大而軸力較小，接近獨(dú)立值較小，表示連梁剛度較小，墻肢中彎矩較大而軸力較小，接近獨(dú)立懸臂墻的受力情況。懸臂墻的受力情況。2 2當(dāng)當(dāng)值增大時(shí)，值增大時(shí)，k k值也增大，表示連梁的相對(duì)剛度增大，對(duì)墻肢的約束彎值也增大，表示連梁的相對(duì)剛度增大，對(duì)墻肢的約束彎矩也增大，此時(shí)墻肢中的彎矩減小而軸力加大。矩也增大，此時(shí)墻肢中的彎矩減小而軸力加大。3 3當(dāng)當(dāng)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。6.6.2 6.6

35、.2 整體小開口墻內(nèi)力和位移的適用計(jì)算整體小開口墻內(nèi)力和位移的適用計(jì)算 1 1、內(nèi)力、內(nèi)力 先將整體小開口墻視為一個(gè)上端自先將整體小開口墻視為一個(gè)上端自在、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件，計(jì)算出標(biāo)高在、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件，計(jì)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MiMi和總剪力和總剪力ViVi，再，再計(jì)算各墻肢的內(nèi)力。計(jì)算各墻肢的內(nèi)力。 1 1墻肢的彎矩墻肢的彎矩0.85k 3 3墻肢的軸力墻肢的軸力 由于部分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由于部分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，即彎曲在各墻肢中所產(chǎn)生正應(yīng)力的

36、合力，即2 2墻肢的剪力墻肢的剪力 4 4連梁內(nèi)力連梁內(nèi)力 iNbiViHz1iN2 2、位移和等效剛度、位移和等效剛度 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，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)展分析。即壁式框架進(jìn)展分析。 問題：壁式框架與框架構(gòu)造的主要區(qū)別？問題：壁式框架與框架構(gòu)造的主要區(qū)別？壁壁式式框框架架梁柱桿端均有剛域，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；梁柱截面高

37、度較大，需思索桿件剪切變形的影響。梁柱截面高度較大，需思索桿件剪切變形的影響。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6.7.2 6.7.2 帶剛域桿件的等效剛度帶剛域桿件的等效剛度 壁式框架與普通框架的區(qū)別：壁式框架與普通框架的區(qū)別： 1 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 2梁柱截面高度較大，需思索桿件剪切變形的影響。梁柱截面高度較大，需思索桿件剪切變形的影響。1、無剛域桿件且不思索剪切變形的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、無剛域桿件且不思索剪切變形的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度 轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)剛

38、度：當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角 = 1 時(shí)時(shí), 所需的桿端彎矩。所需的桿端彎矩。liiiMbaa624liiiMabb62421266lililiVbalEIi 1baabAB06426ababiMMiiill2、無剛域桿件但思索剪切變形的剛度、無剛域桿件但思索剪切變形的剛度 轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角 = 1 時(shí)時(shí), 所需的桿端彎矩。所需的桿端彎矩。1baabAB061abiMMl3、帶剛域桿件且思索剪切變形的剛度、帶剛域桿件且思索剪切變形的剛度 轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：帶剛域桿件，當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：帶剛域桿件，當(dāng)兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角 = 1 時(shí)所需的時(shí)所需的 桿端彎

39、矩。桿端彎矩。由構(gòu)造力學(xué)可知，當(dāng)由構(gòu)造力學(xué)可知，當(dāng)AB桿件兩端發(fā)生轉(zhuǎn)角桿件兩端發(fā)生轉(zhuǎn)角1+?時(shí)，思索桿件剪切變形后的桿端彎矩為時(shí)，思索桿件剪切變形后的桿端彎矩為 6(1)1ABiS12ABABSSVal桿端的約束彎矩桿端的約束彎矩 4、帶剛域桿件的等效剛度、帶剛域桿件的等效剛度 為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將帶剛域桿件用一個(gè)具有一樣長(zhǎng)度為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將帶剛域桿件用一個(gè)具有一樣長(zhǎng)度 L的等截面受彎構(gòu)件來替代，的等截面受彎構(gòu)件來替代，如圖如圖 6.7.2d所所 示，使兩者具有一樣的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，即示，使兩者具有一樣的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，即6.7.3 內(nèi)力和位移計(jì)算內(nèi)力和位移計(jì)算 將帶剛域桿件轉(zhuǎn)換為具有等效剛度的等截面桿件后，

40、可采用將帶剛域桿件轉(zhuǎn)換為具有等效剛度的等截面桿件后，可采用D值法進(jìn)展壁式框值法進(jìn)展壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算。架的內(nèi)力和位移計(jì)算。 1、帶剛域柱的側(cè)移剛度、帶剛域柱的側(cè)移剛度D值值cciK2、帶剛域柱反彎點(diǎn)高度比的修正、帶剛域柱反彎點(diǎn)高度比的修正 注：壁式框架在程度荷載作用下內(nèi)力和位移計(jì)算的步注：壁式框架在程度荷載作用下內(nèi)力和位移計(jì)算的步 驟與普通框架構(gòu)造完全一樣，詳見第驟與普通框架構(gòu)造完全一樣，詳見第 5 章章 。 帶剛域柱圖帶剛域柱圖 6.7.3應(yīng)思索柱下端剛域長(zhǎng)度應(yīng)思索柱下端剛域長(zhǎng)度 ah ，其反彎點(diǎn)高度比應(yīng)按下式確定：，其反彎點(diǎn)高度比應(yīng)按下式確定：6.8 剪力墻分類的判別剪力墻分類的判別

41、 6.8.1 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，在程度荷載作用下其受力特點(diǎn)也不由于各類剪力墻洞口大小、位置及數(shù)量的不同，在程度荷載作用下其受力特點(diǎn)也不同。這主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)：一是各墻肢截面上的正應(yīng)力分布；二是沿墻肢高度方向上彎矩同。這主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)：一是各墻肢截面上的正應(yīng)力分布；二是沿墻肢高度方向上彎矩的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。 1整截面墻好像豎向懸臂構(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)生突整截面墻好像豎向懸臂構(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。變也不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲

42、型為主。 2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)較大時(shí)，即獨(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)較大時(shí)，即 值很小值很小 1 的剪力墻。每個(gè)墻肢相當(dāng)于一個(gè)的剪力墻。每個(gè)墻肢相當(dāng)于一個(gè) 懸臂墻，墻肢軸力為零，各墻肢本身截面上的正應(yīng)力呈直線分懸臂墻，墻肢軸力為零，各墻肢本身截面上的正應(yīng)力呈直線分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主。 3整體小開口墻的洞口較小，整體小開口墻的洞口較小，值很大，墻的整體性很好。程度荷載產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的值很大，墻的整體性很好。程度荷載產(chǎn)生的彎矩主要由

43、墻肢的軸力負(fù)擔(dān)，墻肢彎矩較小，彎矩圖有突變，但根本上無反彎點(diǎn)，截面正應(yīng)力接近于直線分布，變形軸力負(fù)擔(dān)，墻肢彎矩較小，彎矩圖有突變，但根本上無反彎點(diǎn)，截面正應(yīng)力接近于直線分布，變形曲線仍以彎曲型為主，如圖曲線仍以彎曲型為主，如圖 6.8.1c所示所示 。 4雙肢墻聯(lián)肢墻介于整體小開口墻和獨(dú)立懸臂墻之間，連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，僅雙肢墻聯(lián)肢墻介于整體小開口墻和獨(dú)立懸臂墻之間，連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，僅在一些樓層，墻肢部分彎矩較大，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，如圖在一些樓層，墻肢部分彎矩較大，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，如圖 6.8.1d所示所示 。 5壁式框架是指洞口較寬，連梁與墻肢的截面彎曲剛度接近，墻肢中彎矩與框架柱類似，其彎壁式框架是指洞口較寬，連梁與墻肢的截面彎曲剛度接近，墻肢中彎矩與框架柱類似，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)反彎點(diǎn)，變形曲線呈整體剪切型。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)，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