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高層建筑結構授課老師：XXX 第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.1 概述 5.1.1 結構布置 1．剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置，應避免僅單向有墻的結構布置形式。 2．剪力墻盡量布置得比較規(guī)則、拉通、對直。 3．剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，不宜突然取消或中斷，避免剛度突變。 4．剪力墻每個墻段的長度不宜大于8m，高寬比不應小于3。避免剪力墻脆性破壞。 大開間剪力墻結構與小開間剪力墻結構 1.小開間剪力墻：3-3.6m。（1）缺點：結構所占面積大，混凝土耗用量較大，結構自重比較大。（2）優(yōu)點：樓板處理容易，采用預制板比較方便，采用現澆板時板厚也較小。 2.大開間剪力墻：6-8m。（1）缺點：樓面系統(tǒng)設計比較困難。（2）優(yōu)點：墻體耗用材料較少，能充分發(fā)揮剪力墻的承載力，結構自重也較小。 5．應控制剪力墻平面外的彎矩。當剪力墻與其平面外方向的樓面梁連接時，應采取： 1）沿梁軸線方向設置剪力墻 2）設置扶壁柱 3）設暗柱 4）剪力墻內設置型鋼。 控制剪力墻平面外的彎矩 剪力墻的計算簡圖 計算剪力墻結構的內力和位移時，應考慮縱橫墻的共同工作。 5.1.2 剪力墻的分類剪力墻的分類 1.整體剪力墻 2.整體小開口墻 3.聯肢剪力墻 4.壁式框架整體剪力墻 無洞口剪力墻或剪力墻上開有一定數量的洞口，但洞口的面積不超過墻體面積的16%。 整體小開口墻當剪力墻上的洞口面積超過墻體面積的16%時，這類剪力墻的正應力分布略偏離了直線分布的規(guī)律，變成了相當于在整體墻彎曲時的直線分布應力之上疊加了墻肢局部彎曲應力。當墻肢中的局部彎矩不超過墻體整體彎矩的15%時，其截面變形仍接近于整體截面剪力墻。這種剪力墻稱之為整體小開口剪力墻聯肢剪力墻當剪力墻沿豎向開有一列或多列較大的洞口時，由于洞口較大，剪力墻截面的整體性已被破壞，剪力墻的截面變形不再符合平截面的假定。這時剪力墻成為由一系列連梁約束的墻肢所組成的聯肢墻。局部彎矩超過墻體整體彎矩的15%時壁式框架當剪力墻的洞口尺寸較大，墻肢寬度較小，連梁的線剛度接近于墻肢的線剛度時，剪力墻的受力性能接近于框架，這種剪力墻稱為壁式框架。 5.1.3 剪力墻的分析方法（1）材料力學分析法對于整體墻，在水平力作用下截面仍保持平面，法向應力呈線性分布，可采用材料力學中有關公式計算內力及變形。對于小開口剪力墻，其截面變形后基本保持平面，正應力呈直線分布。為計算方便，仍采用材料力學中有關公式進行計算并進行局部彎曲修正。 （2）連續(xù)化方法將雙肢墻進行某些簡化，進而得到比較簡單的解析法。將每一樓層的連梁假想為在層高內均布的一系列連續(xù)連桿，由連桿的位移協(xié)調條件建立墻的內力微分方程，從中求解出外力。 （3）壁式框架分析法將開有較大洞口的剪力墻視為帶剛域的框架，用D值法進行求解。與框架采用D值法的區(qū)別: 考慮剛域和剪切變形。（4）有限元法和有限條法有限元法是剪力墻應力分析中一種比較精確的方法，對各種復雜幾何形狀的墻都適用。有限條法將剪力墻結構進行等效連續(xù)化處理后，取條帶進行計算，也是一種精度較高的方法。計算時間與建筑高度關系不大。 第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.2.1 整體墻計算在水平荷載作用下，根據其變形特征，可視為一整截面懸臂構件，用材料力學中懸臂梁的內力和變形的有關公式進行計算。 如何計算組合截面慣性矩？組合截面慣性矩取有洞口截面與無洞口截面慣性矩沿豎向的加權平均值 *.整體墻的計算-剪力墻的位移除考慮彎曲變形外，還要考慮剪切變形 5.2.2 小開口整體墻計算 *. 整體小開口墻在水平荷載作用下的受力特點是什么？整體剪力墻既要繞組合截面的形心軸產生整體彎曲變形，各墻肢還要繞各自截面的形心軸產生局部彎曲變形，并在各墻肢產生相應的整體彎曲應力和局部彎曲應力。相比之下，整體彎曲變形是主要的，而局部彎曲變形是次要的，它不超過總彎曲變形的15%。 （1）內力計算 求各墻肢的內力 如何對細小墻肢的彎矩進行調整？第i個墻肢受到的因局部彎曲而修正后的彎矩計算公式(小墻肢)：（2）位移計算由于剪力墻中洞口存在使墻的整體抗彎剛度減弱，將材料力學公式計算出的側移增大20%。作業(yè)題第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.3.1 雙肢墻計算：（1）基本假定和微分方程的建立連續(xù)連桿法假定： 1)連梁反彎點在跨中，連梁的作用可以沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片代替。 2)各墻肢的剛度相差不過分懸殊，因而變形曲線相似。 3)連梁的墻肢考慮彎曲和剪切變形，墻肢還考慮軸向變形的影響。 *.雙肢剪力墻的計算--變形連續(xù)條件 *.雙肢剪力墻的計算--變形連續(xù)條件-墻肢軸向變形產生的相對位移 *.雙肢剪力墻的計算--位移協(xié)調方程--力法 *.雙肢剪力墻的計算--墻肢彎曲變形產生相對位移 （2）基本方程的解 （3）雙肢墻內力計算 *. i層連梁的剪力約束彎矩和端部彎矩 *.雙肢剪力墻的內力計算--i層墻肢的內力（4）雙肢剪力墻的位移計算及等效抗彎剛度 5.3.2 多肢墻的計算 *。多肢墻求解內力的過程是什么？ *。多肢墻與雙肢墻計算過程的區(qū)別是什么？ *。多肢墻的主要計算公式有哪些，計算步驟是什么？ 4）墻肢軸向變形影響系數 τ值由表5.8查得 5）整體系數（考慮軸向變形） 6）剪力影響系數（用于計算變形） （2）連梁內力計算（3）計算墻肢軸力（4）計算墻肢彎矩與剪力（5）頂點位移計算第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.4 壁式框架的計算 5.4.1壁式框架計算簡圖一般框架梁柱斷面尺寸較小，可作為線形桿件，梁柱相交于節(jié)點。剪力墻則相反，開洞尺寸較小，受力情況是平面應力狀態(tài)，作為平面問題處理。介于這兩者之間的結構就是壁式框架。 *。什么是壁式框架的剛域？壁式框架由于洞口較大，有明顯的墻肢和連梁形成框架梁柱，因此與框架類似；由于墻肢寬度與連梁高度又較大，它與一般框架又有區(qū)別，它們的相交部分不能再看作一個節(jié)點，而形成有較大尺寸的節(jié)點區(qū)；梁柱在進入節(jié)點區(qū)之后，形成彎曲剛度無限大的剛域。 *。剛域的長度如何取值？ 5.4.2 壁式框架內力計算壁式框架在水平荷載作用下的內力分析采用D值法進行，但應注意以下幾點： 1。由于壁梁和壁柱截面都比較寬，剪切變形的影響是不可忽略的； 2。在梁柱節(jié)點處有剛域存在。 因此，在內力分析前，首先把壁柱的D值及反彎點高度進行修正。（1）剛域桿件線剛度計算 （3）考慮剪切變形后對壁柱反彎點的修正 5.4.3 壁式框架位移計算壁式框架的水平位移主要是梁柱彎曲變形產生的位移。 層間位移 頂點位移 5.5 剪力墻結構的分類 5.5.1 按整體參數來劃分當α<1時，可以忽略連梁對墻肢的約束作用，按獨立墻肢進行計算。當α>=10時，連梁對墻肢的約束作用很強，剪力墻可按整體小開口或壁式框架來算。當1<=α<10時，可按聯肢墻進行計算。 5.5.2 按剪力墻墻肢慣性矩比值來劃分 *。當各墻肢尺寸相差較大時，如何確定Zi值？-以檢查不同墻肢是否出現反彎點（Zi不同） 5.5.3 剪力墻類型的判別方法 第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.6 剪力墻的截面設計 5.6.1 墻肢正截面抗彎承載力（1）偏心受壓承載力計算公式 1）大偏心受壓情況當 ≤ 時，構件為大偏心受壓。破壞形式為拉區(qū)鋼筋屈服后壓區(qū)混凝土壓碎破壞，受拉、受壓縱筋一般能達到屈服。 值按下式計算：簡化假定大偏壓極限狀態(tài)下截面應變狀態(tài)如圖2所示。端部縱筋應力達到屈服。豎向分布筋直徑較小，受壓時不能考慮其作用；在拉區(qū)，靠近中和軸時豎向分布筋應力也較低，只考慮 范圍內的豎向分布筋。 2）小偏心受壓計算（ ＞ ） 在小偏心受壓時，截面全部或大部分受壓，受拉部分的鋼筋應力達不到屈服，因此所有豎向分布筋的作用不予考慮（可按柱的理論進行計算），基本公式為 3）偏心受拉承載力計算當墻肢截面承受軸向拉力時，大、小偏拉按下式判斷： 5.6.2斜截面抗剪承載力計算 5.6.2斜截面抗剪承載力計算 5.6.2斜截面抗剪承載力計算 (1)斜截面承載力計算公式永久、短暫設計狀況 地震設計狀況 (2)剪力的調整 7.2.6 為實現剪力墻的強剪弱彎，一、二、三級抗震等級時，剪力墻底部加強部位墻肢剪力設計值要進行調整。 在9度抗震設計時，剪力墻底部加強部位用實際配筋計算的抗彎承載力來計算其剪力增大系數 5.6.3 施工縫的抗滑移驗算 7.2.12 抗震等級為一級的剪力墻，考慮摩擦力的有利影響后，要驗證通過水平施工縫的豎向鋼筋及附加箍筋是否足以抵抗水平剪力。 ----水平施工縫處剪力墻腹板內豎向分布鋼筋、豎向插筋和邊緣構件縱向鋼筋的總截面面積。 ----豎向鋼筋抗拉強度設計值。第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求為保證在地震作用下剪力墻具有良好的延性，就需要限制剪力墻軸壓比的大小。剪力墻邊緣構件（暗柱、明柱、翼柱）配置橫向鋼筋，可約束混凝土而改善混凝土的受壓性能，提高剪力墻的延性。 5.7.1 軸壓比限值 5.7.2 邊緣構件的設計 （1）約束邊緣構件的設計 （2）構造邊緣構件 第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.8 短肢剪力墻的設計要求一般剪力墻的墻肢截面高度與厚度之比大于8，而一般短肢剪力墻的墻肢截面高度與厚度之比4-8。短肢剪力墻有利于住宅建筑布置，又可減輕結構自重。由于短肢剪力墻的抗震性能較差，因此應限制其應用范圍，并采取一定的加強措施。 5.8.1 應用范圍表3.3.1 現澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度(m) –新抗震規(guī)范 5.8.2 加強措施剪力墻軸壓比限值-對比 第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.9 剪力墻設計構造要求 5.9.1 混凝土強度等級剪力墻結構混凝土強度等級不應低于C20；帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結構的混凝土強度等級不應低于C25。 5.9.2剪力墻的截面尺寸 5.9.3 剪力墻分布鋼筋要求剪力墻分布鋼筋的配置應符合下列要求： 5.9.4 鋼筋錨固和連接要求 第五章 剪力墻結構內力與位移計算 5.1 概述 5.2 整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算 5.3 聯肢剪力墻的計算 5.4 壁式框架的計算 5.5 剪力墻結構的分類 5.6 剪力墻截面設計 5.7 剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求 5.8 短肢剪力墻的設計要求 5.9 剪力墻設計構造要求 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.10 連梁截面設計及配筋構造 5.10.1 連梁的配筋計算（1）抗彎承載力計算 連梁的抗彎承載力與普通的受彎構件相同，連梁一般采用對稱配筋，可按雙筋截面驗算。由于受壓區(qū)很小，通常采用簡化計算公式。（2）抗剪承載力驗算-7.2.23 1）永久、短暫設計狀況 2）地震設計狀況剪跨比λ大于2.5時 剪跨比λ小于2.5時 剪力墻連梁的截面尺寸—7.2.22 1）永久、短暫設計狀況 2）地震設計狀況剪跨比λ大于2.5時 剪跨比λ小于2.5時 連梁的剪力設計值Vb 計算連梁的剪力設計值Vb 計算連梁配筋構造措施連梁配筋構造措施連梁配筋構造連梁配筋構造 洞口處理 作業(yè)AQD紅軟基地

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