剪力墙结构内力与位移计算78张课件.ppt
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- 剪力 结构 内力 位移 计算 78 课件
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1、制作:韩小雷、马宏伟1制作:韩小雷、马宏伟2要求:要求:n作业占作业占20203030分,三次以上不分,三次以上不完成作业者取消考试资格,抄完成作业者取消考试资格,抄袭者视为没完成作业者。袭者视为没完成作业者。n上课三次以上缺席者取消考试上课三次以上缺席者取消考试资格。资格。制作:韩小雷、马宏伟3第四章第四章 剪力墙结构内力与位移计算剪力墙结构内力与位移计算n本章教学目标本章教学目标 第一节第一节 剪力墙的分类与计算方法概述剪力墙的分类与计算方法概述 第二节第二节 整体墙计算方法整体墙计算方法 第三节第三节 双肢墙和多肢墙的连续化计算方法双肢墙和多肢墙的连续化计算方法 第四节第四节 小开口整体
2、墙及独立墙肢近似计算方法小开口整体墙及独立墙肢近似计算方法 第五节第五节 带刚域框架计算方法带刚域框架计算方法制作:韩小雷、马宏伟4本章教学目标本章教学目标n通过本章学习,了解各种剪力墙形式。了解通过本章学习,了解各种剪力墙形式。了解整体墙的计算方法。掌握双肢墙和多肢墙的整体墙的计算方法。掌握双肢墙和多肢墙的连续化计算方法的推导过程,并能利用连续连续化计算方法的推导过程,并能利用连续化方法来进行单肢和多肢剪力墙的计算。了化方法来进行单肢和多肢剪力墙的计算。了解小开口整体墙及独立墙肢近似计算的适用解小开口整体墙及独立墙肢近似计算的适用范围和计算方法,并能进行简单结构的计算。范围和计算方法,并能进
3、行简单结构的计算。制作:韩小雷、马宏伟5第一节第一节 剪力墙的分类与计算方法概述剪力墙的分类与计算方法概述 用钢筋混凝土建造的墙体用作抵抗水平荷载(包用钢筋混凝土建造的墙体用作抵抗水平荷载(包括地震荷载和风荷载)和传递竖向荷载的竖向构件,括地震荷载和风荷载)和传递竖向荷载的竖向构件,称作称作钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙剪力墙亦可称作结构墙。采剪力墙亦可称作结构墙。采用剪力墙的目的,主要是为了对付水平荷载,控制建用剪力墙的目的,主要是为了对付水平荷载,控制建筑物的水平位移在容许范围内。筑物的水平位移在容许范围内。剪力墙结构体系是由一系列的横向剪力墙、纵向剪剪力墙结构体系是由一系列的横向剪力墙
4、、纵向剪力墙和平面楼盖组旨在一起所形成的空问盘子式结构力墙和平面楼盖组旨在一起所形成的空问盘子式结构体系。体系。剪力墙结构体系高层建筑中常用的结构形式,由于剪力墙结构体系高层建筑中常用的结构形式,由于剪力墙在自身平面内的刚度很大,水平荷载作用下侧剪力墙在自身平面内的刚度很大,水平荷载作用下侧移较小,它的抗风与抗震性能都很好,适宜建筑层数移较小,它的抗风与抗震性能都很好,适宜建筑层数较高的建筑。较高的建筑。制作:韩小雷、马宏伟6基本假定基本假定:1 1)楼盖在其自身平面内刚度很大可视作)楼盖在其自身平面内刚度很大可视作无限大无限大;而在平面外,由于刚度很小,可忽略不计。这样,而在平面外,由于刚度
5、很小,可忽略不计。这样,刚性楼盖将各榀剪力墙连成一体,在楼盖平面内不刚性楼盖将各榀剪力墙连成一体,在楼盖平面内不产生相对变形。剪力墙结构承受水平荷载后,楼盖产生相对变形。剪力墙结构承受水平荷载后,楼盖在自身平面内作刚体运动。并把水平外荷载按在自身平面内作刚体运动。并把水平外荷载按等效等效抗弯刚度抗弯刚度分配给各榀剪力墙。分配给各榀剪力墙。因为楼盖是支撑在剪力墙上,规范又规定了剪力墙因为楼盖是支撑在剪力墙上,规范又规定了剪力墙最大间距,则可将楼盖在其自身平面内的刚度视作最大间距,则可将楼盖在其自身平面内的刚度视作无限大无限大制作:韩小雷、马宏伟72 2)剪力墙在墙平面内的刚度很大,而相对来说,在
6、)剪力墙在墙平面内的刚度很大,而相对来说,在墙平面外的刚度很小,可忽略不计采用这项假定,墙平面外的刚度很小,可忽略不计采用这项假定,剪力墙结构在水平外荷载作用下,各墙片只承受在剪力墙结构在水平外荷载作用下,各墙片只承受在其自身平面内的水平(剪)力,而承受垂直于自身其自身平面内的水平(剪)力,而承受垂直于自身平面方向上的水平(剪)力是很小的,可忽略不计。平面方向上的水平(剪)力是很小的,可忽略不计。这样,可以把布置在不同方向上的墙片分开,作为这样,可以把布置在不同方向上的墙片分开,作为平面结构来处理。平面结构来处理。制作:韩小雷、马宏伟8n力传递路线:楼板力传递路线:楼板 墙墙 n除了连梁内产生
7、弯矩外,墙肢主要受轴向力传到墙上除了连梁内产生弯矩外,墙肢主要受轴向力传到墙上的集中荷载按扩散角向下扩散倒整个墙的集中荷载按扩散角向下扩散倒整个墙 n因此除了考虑集中荷载下局部承受压力之外,按照分因此除了考虑集中荷载下局部承受压力之外,按照分布荷载计算集中力对墙面的影响布荷载计算集中力对墙面的影响 一、剪力墙在竖向荷载下内力一、剪力墙在竖向荷载下内力 制作:韩小雷、马宏伟10n剪力墙为空间结构,为了简化计算,按纵、横两个方剪力墙为空间结构,为了简化计算,按纵、横两个方向墙体分别按照平面结构分析。向墙体分别按照平面结构分析。n横向水平荷载通过结构刚度中心,不会产生扭转;由横向水平荷载通过结构刚度
8、中心,不会产生扭转;由于各片剪力墙通过刚性楼板联系在一起,各片剪力墙于各片剪力墙通过刚性楼板联系在一起,各片剪力墙在同一楼板标高处侧移相等,在同一楼板标高处侧移相等,因此总水平荷载将按照因此总水平荷载将按照各片剪力墙刚度大小向各片墙比例分配。各片剪力墙刚度大小向各片墙比例分配。n横向水平荷载没有通过结构刚度中心,结构会产生扭横向水平荷载没有通过结构刚度中心,结构会产生扭转。有扭转作用时候,各片剪力墙分配的剪力与不考转。有扭转作用时候,各片剪力墙分配的剪力与不考虑扭转时候分配的剪力不同,部分剪力墙内力将加大,虑扭转时候分配的剪力不同,部分剪力墙内力将加大,部分将减小。部分将减小。二、水平荷载下剪
9、力墙计算截面以及剪力分配二、水平荷载下剪力墙计算截面以及剪力分配 制作:韩小雷、马宏伟11n剪力墙结构是剪力墙结构是弯曲型变形曲线弯曲型变形曲线。n实际中,与水平荷载正交方向的单元对抵抗水实际中,与水平荷载正交方向的单元对抵抗水平力也有一定作用,因此在简化成平面结构时,平力也有一定作用,因此在简化成平面结构时,可以把与计算方向正交的另一方向墙作为翼缘,可以把与计算方向正交的另一方向墙作为翼缘,这样更符合实际。这样更符合实际。制作:韩小雷、马宏伟12制作:韩小雷、马宏伟13剪力墙有效翼缘宽度剪力墙有效翼缘宽度bi bi 取下表所列各项较小值。取下表所列各项较小值。制作:韩小雷、马宏伟14剪力分配
10、:剪力分配:第第j j层第层第i i片墙分配的剪力:片墙分配的剪力:制作:韩小雷、马宏伟15三三 剪力墙的分类:剪力墙的分类:n为满足使用功能,剪力墙常开有门窗洞口,理为满足使用功能,剪力墙常开有门窗洞口,理论分析与试验研究表明:剪力墙受力特点和变论分析与试验研究表明:剪力墙受力特点和变形形态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口形形态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在、洞口的大小、形状与位置的不同都是否存在、洞口的大小、形状与位置的不同都将影响剪力墙的受力特点。将影响剪力墙的受力特点。n剪力墙按受力特性的不同可分为:剪力墙按受力特性的不同可分为:无洞口单肢无洞口单肢剪力墙、整截面墙、小开
11、口整体墙、联肢剪力剪力墙、整截面墙、小开口整体墙、联肢剪力墙、壁式框架。墙、壁式框架。制作:韩小雷、马宏伟16n无洞口单肢剪力墙无洞口单肢剪力墙n这种墙实际上是竖向悬臂构件,在水平荷载这种墙实际上是竖向悬臂构件,在水平荷载作用下,如悬臂梁的工作弯曲变形符合平作用下,如悬臂梁的工作弯曲变形符合平截面假定正应力按直线规律分布。内力和截面假定正应力按直线规律分布。内力和变形的计算,可按材料力学中计算悬臂梁的变形的计算,可按材料力学中计算悬臂梁的方法进行方法进行制作:韩小雷、马宏伟17n整截面墙整截面墙n剪力墙开有很小的洞口剪力墙开有很小的洞口(不大于不大于0.15)0.15),但对截面,但对截面的整
12、体工作不产生影响。在水平荷载作用下,的整体工作不产生影响。在水平荷载作用下,通过洞口的横截面上的正应力分布,除洞口范围通过洞口的横截面上的正应力分布,除洞口范围没有应力外,横裁面上所有点的正应力分布均在没有应力外,横裁面上所有点的正应力分布均在一条直线上。一条直线上。n计算仍按悬臂粱受弯的公式进行,仅对一些结构计算仍按悬臂粱受弯的公式进行,仅对一些结构参数修正,以考虑洞口削弱的影响参数修正,以考虑洞口削弱的影响制作:韩小雷、马宏伟18制作:韩小雷、马宏伟19n 小开口整体墙小开口整体墙n当门窗洞口稍大一些时,通过洞口的槽截面上的正应当门窗洞口稍大一些时,通过洞口的槽截面上的正应力分布已不成一直
13、线,而是在洞口两侧的部分横截面力分布已不成一直线,而是在洞口两侧的部分横截面上,其正应力分布各自成一直线。这说明除了整个横上,其正应力分布各自成一直线。这说明除了整个横截面产生整体弯矩外,每个墙肢还出现了局部弯矩,截面产生整体弯矩外,每个墙肢还出现了局部弯矩,因为实际正应力分布,相当于在沿整个截面直线分布因为实际正应力分布,相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯曲应力。但由于洞口还不很大,的应力之上叠加局部弯曲应力。但由于洞口还不很大,局部弯矩不超过水平外荷载的悬臂弯矩的局部弯矩不超过水平外荷载的悬臂弯矩的1515。n可以认为小开口剪力墙截面变形大体上仍符合平面截可以认为小开口剪力墙截
14、面变形大体上仍符合平面截面假定,且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变面假定,且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变形的计算,仍按材料力学的原理和方法进行,但需加形的计算,仍按材料力学的原理和方法进行,但需加以适当修正以适当修正制作:韩小雷、马宏伟20n 朕肢剪力墙朕肢剪力墙n洞口开得比较大,截面的整体性巳经破坏,横截面上洞口开得比较大,截面的整体性巳经破坏,横截面上正应力的分布远远不是沿一根直线的规律。但墙肢的正应力的分布远远不是沿一根直线的规律。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多,线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多,每根连梁中部有反弯点,各墙肢单独弯曲作用较为明
15、每根连梁中部有反弯点,各墙肢单独弯曲作用较为明显,显,但仅在个别或少数层内,墙肢出现反弯点但仅在个别或少数层内,墙肢出现反弯点,这种,这种剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系,故剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系,故称联肢剪力墙。称联肢剪力墙。n其中,仅由一列连梁把两个墙肢联结起来的联肢剪力其中,仅由一列连梁把两个墙肢联结起来的联肢剪力墙,称为双肢剪力墙;由两列以上的连梁把三个以上墙,称为双肢剪力墙;由两列以上的连梁把三个以上的墙肢联结起来的联肢剪力墙,称为多肢剪力墙。的墙肢联结起来的联肢剪力墙,称为多肢剪力墙。制作:韩小雷、马宏伟21制作:韩小雷、马宏伟22n 壁式框架壁式框架
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