第七講 剪力墻類型及受力特點(diǎn)

1、第七講第七講剪力墻類型及受力特點(diǎn)剪力墻類型及受力特點(diǎn)剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載和水平荷載，是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式。由于縱、橫向剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛度都很大，在水平荷載作用下，側(cè)移較小，因此這種結(jié)構(gòu)抗震及抗風(fēng)性能都較強(qiáng)，承載力要求也比較容易滿足，適宜于建造層數(shù)較多的高層建筑。剪力墻主要承受兩類荷載：一類是樓板傳來(lái)的豎向荷載，在地震區(qū)還應(yīng)包括豎向地震作用的影響；另一類是水平荷載，包括水平

2、風(fēng)荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力分析包括豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和水平荷載作用下的內(nèi)力分析。在豎向荷載作用下，各片剪力墻所受的內(nèi)力比較簡(jiǎn)單，可按照材料力學(xué)原理進(jìn)行。在水平荷載作用下剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算都比較復(fù)雜，因此本節(jié)著重討論剪力墻在水平荷載作用下的內(nèi)力及位移計(jì)算。一、剪力墻的分類及受力特點(diǎn)一、剪力墻的分類及受力特點(diǎn)為滿足使用要求，剪力墻常開有門窗洞口。理論分析和試驗(yàn)研究表明，剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻上的開洞情況

3、。洞口是否存在，洞口的大小、形狀及位置的不同都將影響剪力墻的受力性能。剪力墻按受力特性的不同主要可分為整體剪力墻、小開口整體剪力墻、雙肢墻（多肢墻）和壁式框架等幾種類型。不同類型的剪力墻，其相應(yīng)的受力特點(diǎn)、計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算方法也不相同，計(jì)算其內(nèi)力和位移時(shí)則需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。1整體剪力墻整體剪力墻無(wú)洞口的剪力墻或剪力墻上開有一定數(shù)量的洞口，但洞口的面積不超過(guò)墻體面積的15%，且洞口至墻邊的凈距及洞口之間的凈距大于洞孔長(zhǎng)邊尺寸時(shí)，可以忽略

4、洞口對(duì)墻體的影響，這種墻體稱為整體剪力墻（或稱為懸臂剪力墻）。整體剪力墻的受力狀態(tài)如同豎向懸臂梁，截面變形后仍符合平面假定，因而截面應(yīng)力可按材料力學(xué)公式計(jì)算，應(yīng)力圖如圖1（a）所示，變形屬?gòu)澢汀?小開口整體剪力墻小開口整體剪力墻當(dāng)剪力墻上所開洞口面積稍大且超過(guò)墻體面積的15%時(shí)，通過(guò)洞口的正應(yīng)力分布已不再成一直線，而是在洞口兩側(cè)的部分橫截面上，其正應(yīng)力分布各成一直線，如圖1（b）所示。這說(shuō)明除了整個(gè)墻截面產(chǎn)生整體彎矩外，每個(gè)墻肢還出現(xiàn)

5、局部彎矩，因?yàn)閷?shí)際正應(yīng)力分布，相當(dāng)于在沿整個(gè)截面直線分布的應(yīng)力之上疊加局部彎矩應(yīng)力。但由于洞口還不很大，局部彎矩不超過(guò)水平荷載的懸臂彎矩的15％。因此，可以認(rèn)為剪力墻截面變形大體上仍符合平面假定，且大部分樓層上墻肢沒(méi)有反彎點(diǎn)。內(nèi)力和變形仍按材料力學(xué)計(jì)算，然后適當(dāng)修正。在水平荷載作用下，這類剪力墻截面上的正應(yīng)力分布略偏離了直線分布的規(guī)律，變成了相當(dāng)于在整體墻彎曲時(shí)的直線分布應(yīng)力之上疊加了墻肢局部彎曲應(yīng)力，當(dāng)墻肢中的局部彎矩不超過(guò)墻體整體彎

6、矩的15%時(shí)，其截面變形仍接近于整體截面剪力墻，這種剪力墻稱之為小開口整體剪力墻。3聯(lián)肢剪力墻聯(lián)肢剪力墻洞口開得比較大，截面的整體性已經(jīng)破壞，橫截面上正應(yīng)力的分布遠(yuǎn)不是遵循沿一根直線的規(guī)律，如圖如圖1（c）所示。但墻肢的線剛度比同列兩孔間所形成的連梁的線剛度大得多，每根連梁中部有反彎點(diǎn)，各墻肢單獨(dú)彎曲作用較為顯著，但僅在個(gè)別或內(nèi)力和側(cè)移提供了前提，再考慮局部彎曲應(yīng)力的影響，進(jìn)行修正，則可解決小開口剪力墻的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算。首先將整個(gè)小開口

7、剪力墻作為一個(gè)懸臂桿件，按材料力學(xué)公式算出標(biāo)高z處的總彎矩、總剪力和基底剪力。（圖2）其次，將總彎矩分為兩部分：1）產(chǎn)生整體彎曲的總彎矩（占總彎矩的85％），2）產(chǎn)生局部彎曲的總彎矩（占15％）。（1）墻肢彎矩計(jì)算第i墻肢受到的整體彎曲的彎矩為:（1）式中——墻肢i的慣性矩；J——剪力墻整個(gè)截面的慣性矩（2）墻肢剪力計(jì)算墻肢剪力，底層按墻肢截面面積分配；其余各層墻肢剪力，可按材料力學(xué)公式計(jì)算截面面積和慣性矩比例的平均值分配剪力，第i墻肢

8、分配到的剪力可近似地表達(dá)為：（2）式中，為墻肢截面面積。（3）頂點(diǎn)位移計(jì)算考慮到開孔后剛度的削弱，應(yīng)將整體墻的水平位移計(jì)算結(jié)果乘1.20。3雙肢剪力墻雙肢剪力墻聯(lián)肢墻由于門窗洞口尺寸較大，墻截面上的正應(yīng)力不再成直線分布，其受力和變形發(fā)生了變化，墻肢的線剛度比連梁的線剛度大得多，每根連梁中部有反彎點(diǎn)，各墻肢單獨(dú)彎曲作用較顯著，僅在少數(shù)層內(nèi)墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn)，故需采用相應(yīng)方法分析。墻面上開有一排洞口的墻稱雙肢墻；當(dāng)開有多排洞口時(shí)，稱多肢墻。雙肢