第七講 剪力墻類型及受力特點

1、第七講第七講剪力墻類型及受力特點剪力墻類型及受力特點剪力墻結(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)抗震及抗風性能都較強，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：一類是樓板傳來的豎向荷載，在地震區(qū)還應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)力比較簡單，可按照材料力學原理進行。在水平荷載作用下剪力墻的內(nèi)力和位移計算都比較復雜，因此本節(jié)著重討論剪力墻在水平荷載作用下的內(nèi)力及位移計算。一、剪力墻的分類及受力特點一、剪力墻的分類及受力特點為滿足使用要求，剪力墻常開有門窗洞口。理論分析和試驗研究表明，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，其相應的受力特點、計算簡圖和計算方法也不相同，計算其內(nèi)力和位移時則需采用相應的計算方法。1整體剪力墻整體剪力墻無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邊尺寸時，可以忽略

4、洞口對墻體的影響，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，因而截面應力可按材料力學公式計算，應力圖如圖1（a）所示，變形屬彎曲型。2小開口整體剪力墻小開口整體剪力墻當剪力墻上所開洞口面積稍大且超過墻體面積的15%時，通過洞口的正應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，其正應力分布各成一直線，如圖1（b）所示。這說明除了整個墻截面產(chǎn)生整體彎矩外，每個墻肢還出現(xiàn)

5、局部彎矩，因為實際正應力分布，相當于在沿整個截面直線分布的應力之上疊加局部彎矩應力。但由于洞口還不很大，局部彎矩不超過水平荷載的懸臂彎矩的15％。因此，可以認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有反彎點。內(nèi)力和變形仍按材料力學計算，然后適當修正。在水平荷載作用下，這類剪力墻截面上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

6、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，橫截面上正應力的分布遠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，各墻肢單獨彎曲作用較為顯著，但僅在個別或內(nèi)力和側(cè)移提供了前提，再考慮局部彎曲應力的影響，進行修正，則可解決小開口剪力墻的內(nèi)力和側(cè)移計算。首先將整個小開口

7、剪力墻作為一個懸臂桿件，按材料力學公式算出標高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——剪力墻整個截面的慣性矩（2）墻肢剪力計算墻肢剪力，底層按墻肢截面面積分配；其余各層墻肢剪力，可按材料力學公式計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為：（2）式中，為墻肢截面面積。（3）頂點位移計算考慮到開孔后剛度的削弱，應將整體墻的水平位移計算結(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，各墻肢單獨彎曲作用較顯著，僅在少數(shù)層內(nèi)墻肢出現(xiàn)反彎點，故需采用相應方法分析。墻面上開有一排洞口的墻稱雙肢墻；當開有多排洞口時，稱多肢墻。雙肢