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1、《高層建筑結(jié)構(gòu)與抗震》輔導(dǎo)文章五剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解剪力墻結(jié)構(gòu)的分類，以及各種剪力墻的受力特點(diǎn)；2、熟悉剪力墻的分類判別式。3、掌握整體墻和小開口整體墻的內(nèi)力及位移計(jì)算、掌握雙肢墻的內(nèi)力及位移計(jì)算。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1、剪力墻的分類及分類判別式；2、整體和小開口整體墻的內(nèi)力及位移計(jì)算；3、雙肢墻的內(nèi)力及位移計(jì)算。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(yīng)包括豎向地震作用的影響；另一類是水平荷載，包括水平風(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
2、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，因此本章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、基本假定剪力墻結(jié)構(gòu)是一個(gè)比較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，剪力墻在水平荷載作用下計(jì)算時(shí)，作如下假定：（1）樓板在其自身平面內(nèi)的剛度極大，可視其為剛度無限大的剛性樓蓋；（2）剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛度很大，而在其平面外的剛度又極小，可忽略不計(jì)。因此可以把空間結(jié)構(gòu)化作平面結(jié)構(gòu)處理，即剪力墻只承受在其自身平面內(nèi)的水平荷載?；谝陨蟽蓚€(gè)假定，剪力墻結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下可按各
3、片剪力墻的等效抗彎剛度分配水平力給各片剪力墻，然后分別進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算。例如圖6-1（a）所示的剪力墻結(jié)構(gòu)可分別按圖6-1（b）和圖6-1（c）的剪力墻考慮。同時(shí)，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3－2002）為考慮縱、橫墻的共同工作，將縱墻的一部分作為橫墻的有效翼緣，橫墻的一部分也可以作為縱墻的有效翼緣。剪力墻的等效抗彎剛度是一個(gè)非常重要的概念，是指按剪力墻頂點(diǎn)側(cè)移相等的原則，考慮彎曲變形和剪切變形后，折算成一個(gè)豎向懸臂受彎構(gòu)件的抗彎剛度。圖6-1剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算圖二、剪力墻的分類為滿足使用要求，剪力墻常開有門窗
4、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。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。1．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(shí)，可以忽略洞口對(duì)墻體的影響，這種墻體稱為整體剪力墻。2．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墻體面積的15%時(shí)，在水平荷載作用
5、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墻體整體彎矩的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)肢剪力墻當(dāng)剪力墻沿豎向開有一列或多列較大的洞口時(shí)，由于洞口較大，剪力墻截面的整體性已被破壞，剪力墻的截面變形已不再符合平截面假設(shè)。這時(shí)剪力墻成為由一系列連梁約束的墻肢所組成的聯(lián)肢墻。開有一列洞口的聯(lián)肢墻稱為雙肢墻，當(dāng)開有多列洞口時(shí)稱之為多肢墻。4．壁式框架當(dāng)剪力墻的洞口尺寸較大，墻肢寬度較小
6、，連梁的線剛度接近于墻肢的線剛度時(shí)，剪力墻的受力性能已接近于框架，這種剪力墻稱為壁式框架。圖6-2為剪力墻墻體上洞口大小對(duì)剪力墻工作性能的影響圖6-2剪力墻的分類不同類型的剪力墻，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。以下分別介紹幾種常見剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算方法。三、整體剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算對(duì)于整體剪力墻，在水平荷載作用下，根據(jù)其變形特征，可視為一整體的懸臂彎曲桿件，用材料力學(xué)中懸臂梁的內(nèi)力和變形的基本公式進(jìn)行計(jì)算。1．內(nèi)力計(jì)算按上端自由，下端固定的懸臂梁計(jì)算其任意截面的彎矩和剪
7、力。2．位移計(jì)算在位移計(jì)算時(shí)，由于剪力墻的截面高度較大，應(yīng)考慮其剪切變形影響。當(dāng)開洞時(shí)，應(yīng)考慮洞口對(duì)位移增大的影響。整體剪力墻的頂點(diǎn)位移可按以下公式計(jì)算：（1）均布荷載作用時(shí)，如圖6-3（a）所示，（6-1）圖6-3剪力墻結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移計(jì)算圖（2）倒三角形荷載作用時(shí)，如圖6-3（b）所示，（6-2）（3）頂點(diǎn)集中力下作用時(shí)，如圖6-3（c）所示。（6-3）式中，為剪力墻底部的總剪力；H為剪力墻總高度；為考慮洞口影響的剪力墻水平截面的折算面積；為剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù)；為考慮洞口影響的剪力墻水平截面的折算慣性矩；為剪力墻的等效抗彎剛度；E
8、為混凝土的彈性模量；G為混凝土的剪力模量。由式（6-1）、式（6-2）、式（6-3）分別得出各種水平荷載作用下剪力墻的等效抗彎剛度。（6-4）將式（6-4）用代人，可近似歸并為一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算式：（6-5）四、小開口整體墻的內(nèi)力及位移計(jì)
