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1、剪力墙结构简化计算内力计算1 1 剪力墙结构概念设计1.1剪力墙结构的受力变形特点1.2剪力墙的结构布置1.3剪力墙最小厚度及材料强度选定1.4剪力墙设计计算要点和程序框图2 1 剪力墙结构概念设计1.1剪力墙结构的受力变形特点1.水平荷载作用下的受力变形特点剪力墙的内力：弯距水平剪力变形：弯曲型变形剪切型变形高墙（H/bw 2）以弯曲型变形为主，中高墙（H/bw 12）矮墙（H/bw 1）以剪切型变形为主32.剪力墙的破坏特征l 弯曲破坏剪切破坏滑移破坏4在剪力墙上开洞可改善剪力墙的受力变形特征：l 增加剪力墙的高宽比，由受弯承载力决定破坏状态；l 使剪力墙变为多防线体系；5 1.2 剪力墙
2、的结构布置l 1.最大适应高度和高宽比限制（整体抗倾覆稳定性要求）A 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）非抗震设计抗震设防列烈度6 度 7 度 8 度 9 度全部落地剪力墙150 140 120 100 60部分框支剪力墙130 120 100 80 不应采用61.最大适应高度和高宽比限制（续）表2 B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）非抗震设计抗震设防烈度6度 7度 8度全部落地剪力墙180 170 150 130部分落地剪力墙150 140 120 10071.最大适应高度和高宽比限制（续）表 3 A级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽非抗震设计6度、7度设防 8
3、度设防 9度设防高宽比限值6 6 5 4表 4 B级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽非抗震设计6度、7度设防 8度设防高宽比限值8 7 68 2.结构平面布置l（1）避免仅单向布置剪力墙，应双向或三向布置；l 剪力墙墙肢宜简单、规则；l 单片剪力墙的长度不宜过大（=8m)：侧向刚度大，地震作用大；易形成矮墙，延性差92.结构平面布置（续）l（2）不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构l 柱子hc/bc 4l 短肢剪力墙hw/bw=58l 一般剪力墙hw/bw 8l 短 肢 剪 力 墙 较 多 时，应 布 置 筒 体（或 一 般 剪力 墙），形 成 短 肢 剪 力 墙 与 筒 体（或 一
4、般 剪力 墙）共 同 抵 抗 水 平 力 的 剪 力 墙 结 构，并 应符合下列规定：10短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）形成的结构，应符合下列规定：l其 最 大 适 用 高 度 应 适 当 降 低，且7度 和8度 抗 震 设 计 时 分 别 不 应 大 于100m和60m；（原来120m、100m)l 抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50；11短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）形成的结构，应符合下列规定（续）l 抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比本规程表4.8.2 规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；l 抗震设计时，各层短肢剪力墙的轴
5、压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；l 对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；12短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）形成的结构，应符合下列规定（续）l 7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。l 抗震设计时，除底部加强部位应调整剪力设计值外，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；13短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）形成的结构，应符合下列规定（续）l 抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2，其他部位不宜小于1
6、.0；l l 短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm；142.结构平面布置（续）l（3）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。l 宜避免使墙肢刚度相差悬殊（小墙肢）的洞口设置。15l 错洞墙：一、二、三级抗震等级剪力墙的底部加强部位不宜采用；l 其他情况如无法避免，应注意：l 错洞墙洞口的水平距离2m；l 按弹性平面有限元方法进行应力分析，按应力进行配筋；l 洞口周边加强有效的构造配筋；1617181920l 叠合错洞墙：一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用。212.结构平面布置（续）l（4）较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，l 墙段之间宜采用弱连梁
7、（Ln/h6)连接，每个独立墙段的H/hw2。l 墙肢截面高度hw8m。l（保证墙肢的延性，受弯产生的裂缝宽度小，靠近中性轴的分布钢筋能充分发挥其强度）222.结构平面布置（续）l（5）控制剪力墙的数量，采用大开间剪力墙（间距为6.07.2m）l 合理刚度的判断：自振周T=(0.050.06)nl 结构的侧移l 结构刚度的调整：适当减小剪力墙的厚度；l 降低连梁的高度；l 增大门窗洞口的宽度；l 墙肢开洞232.结构平面布置（续）l（6）剪力墙的平面布置尽量使结构质心和刚心接近，使结构在两个主轴方向的抗侧刚度及振动性能相接近。243.结构竖向布置l（1）竖向连续，上应到顶，下要到底。l 剪力墙
8、沿高度厚度每次减小宜50100mm（宜两侧同时内收（除外墙，电梯井外），厚度改变和混凝土等级的改变宜错开楼层；25l（2）剪力墙的洞口宜上下对齐，成列布置，使剪力墙形成明确的墙肢和连梁；263.结构竖向布置（续）l（3）避免形成小墙肢，要求墙肢hw/bw3 且hw500mm27l（4）慎重采用刀把形剪力墙28（5）底部加强部位：l 一般剪力墙结，取l H 150m 时，取l 部分框支剪力墙结构，取294.应控制剪力墙平面外的弯矩l 当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下措施中的一个措施，减小梁端部弯矩对墙的不利影响：l 沿 梁 轴 线 方 向 设 置 与 梁 相 连 的 剪
9、力 墙，抵抗该墙肢平面外弯矩；l l 当 不 能 设 置 与 梁 轴 线 方 向 相 连 的 剪 力 墙时，宜 在 墙 与 梁 相 交 处 设 置 扶 壁 柱。扶 壁 柱宜按计算确定截面及配筋；304.应控制剪力墙平面外的弯矩（续）l 当 不 能 设 置 扶 壁 柱 时，应 在 墙 与 梁 相交处设置暗柱，并宜按计算确定配筋；l l 必要时，剪力墙内可设置型钢。31 1.3 剪力墙最小厚度及材料强度选定l 1.剪力墙的材料l 不应低于C20l 不应低于C25（筒体、短肢剪力墙）322.剪力墙最小厚度 l 保证出平面的刚度和稳定性剪力墙的最小厚度一、二级抗震等级三、四级抗震等级非抗震无端柱或翼墙
10、的一字形剪力墙其他截面剪力墙底部加强部位1/12（层高）2001/16（层 高或 剪 力 墙 无 支长度）2001/20（层 高或 剪 力 墙 无 支长度）1601/25（层高 或 剪 力 墙无支长度）160其他部位1/15（层高）1801/20（层 高或 剪 力 墙 无 支长度）1601/25（层 高或 剪 力 墙 无 支长度）160332.剪力墙最小厚度(续）l 剪力墙无支长度l 沿 剪 力 墙 长 度 方 向 没 有 平 面 外 横 向 支承墙的长度l 当 墙 厚 不 能 满 足 上 述 要 求 时，应 按 高层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 附 录D 计 算墙体的稳定l
11、剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm34 1.4 剪力墙设计计算要点和程序框图根据高宽比限值确定剪力墙结构三维几何参数剪力墙平面布置剪力墙厚度初选计算单元选取竖向荷载作用下内力计算水平荷载作用下的内力和位移计算荷载校应组合承载力设计构造处理35 2 剪力墙结构的内力和侧移的简化近似计算2.1基本假定2.2竖向荷载作用下的内力计算2.3水平荷载作用下的计算2.4水平荷载的分配2.5平面剪力墙分类及受力特点2.6整体强的内力和位移计算2.7小开口整体墙的内力和位移计算2.8双肢墙和多肢墙的内力和位移计算2.9壁式框架的内力和位移计算36 2 剪力墙结构的内
12、力和侧移的简化近似计算2.1基本假定（1）竖 向 荷 载 在 纵 横 向 剪 力 墙 平 均 按450刚性角传力；（2）每 片 剪 力 墙 仅 在 自 身 平 面 内 提 供 侧 向刚度，在平面外的刚度为零；（3）平 面 楼 盖 在 平 面 内 刚 度 无 限 大，在 平面外的刚度为零；（4）材料处于线弹性阶段37 2.2 竖向荷载作用下的内力计算l 竖 向 荷 载 按 剪 力 墙 受 荷 面 积 传 递 到 墙，墙肢主要产生轴向力；l 竖向荷载使连梁产生弯距、剪力；l 集 中 荷 载 作 用 时 要 验 算 局 部 承 压 力，可按均布荷载计算集中力对墙肢的影响；3839 2.3 水平荷载作
13、用下的计算单元和计算简图l 简 化 为 纵 横 两 个 方 向 的 平 面 结 构 进 行 内力 计 算，并 考 虑 另 一 个 方 向 的 部 分 墙 肢作为翼缘参与工作l 剪 力 墙 的 有 效 翼 缘 宽 度 按 表5的 较 小 值 取用；l 按剪力墙间距计算：l 按翼缘厚度计算：l 按门窗洞口计算：404142 2.4 水平荷载的分配l 当 结 构 不 产 生 扭 转 的 时 候，总 剪 力 按 各片剪力墙的刚度大小向各片墙份配；Vpj 由水平荷载产生的第j 层的总剪力；EiJeqi第I 片墙的等效抗弯刚度；4344 2.5 平面剪力墙分类及受力特点l 洞口系数=（墙面洞口面积/墙面不
14、计洞口的总面积）*100%洞口系数竖向构件截面应力分布变形 判别方法整体墙15%满足平面假定，整体弯距弯曲型洞口系数15%且洞净距及洞至墙边净距洞的长边小开口整体墙15%30%整体弯距为主，用平面假定的应力修正弯曲型10及JA/JZ联肢剪力墙30%50%列墙肢微分方程求解弯曲型过渡剪切型10及JA/JZ壁式框架50%可按联肢剪力墙进行内力计算或按带刚域的框架计算剪切型10及JA/JZ45 2.6 整体墙的内力和位移计算 1.判别条件：洞口系数15%且洞净距及洞至墙边净距洞的长边46 2.6 整体墙的内力和位移计算（续）2.整体墙的等效简化处理方法l 等效截面面积：l Aq=0A（3)l A 无
15、洞口处截面面积l 0洞口削弱系数l A0剪力墙立面总墙面面积；l Ad剪力墙立面洞口总面积；4748 2.6 整体墙的内力和位移计算（续）l 等效惯性矩Jq：l（5)l n 总分段数493.整体墙顶点侧移计算（倒三角形分布荷载）（均布荷载）（6)（顶部集中荷载）503.整体墙顶点侧移计算(续）l 剪力墙的等效抗弯刚度：l l（5-7a）l 统一取：（5-7b）51 2.7 小开口整体墙的内力和位移计算l 1.小开口整体墙的内力特点l（1）截面正应力基本上是直线分布，局部弯距不超过总弯距的15%；l（2）在大部分楼层上，墙肢没有反弯点；l 2.小开口整体墙的判别条件l l 10 及JA/JZ 或
16、JA/JZi52532.小开口整体墙的判别条件（续）整体系数 的计算：多肢墙：双肢墙：（10)（11)542.小开口整体墙的判别条件（续）l T 轴向变形影响系数，对双肢墙T=JA/J;l Z、Zi 系数，与 及层数有关，l 当各墙肢及连梁都比较均匀时，由表7查得；l 当各墙肢相差较大时，由表8查得S，再按式（12)计算；l（12)552.小开口整体墙的判别条件（续）l 连梁的折算惯性矩。l 第i 列连梁的计算跨度的一半，l 第i 列连梁相邻墙肢中性轴距离的一半；l k 连梁的列数，k+1 墙肢数；l GO563.小开口整体墙的内力和位移计算（1）墙肢弯距和轴力：（13)、第i 个墙肢在x截面
17、处的弯距和轴力；Mp(x)x 截面处的外力引起的弯距；Ai、Ji、yi第i 个墙肢的截面面积、惯性矩和截面形心到组合截面形心的距离；573.小开口整体墙的内力和位移计算（续）l 墙肢剪力：（14)58l 对个别不满足JA/JZi 的墙肢（小墙肢），弯距要进行修正：593.小开口整体墙的内力和位移计算（续）l（2）连梁l 连梁的剪力=上下层墙肢轴力之差；l 连梁的弯距由连梁的剪力求得；l（3）顶点位移计算：l 顶点位移由式（6)1.2l 等效抗弯刚度由式（7)1.260 2.8 双肢墙和多肢墙的内力和位移计算1.基本假定：（1）墙肢刚度比连梁刚度大得多，连梁的反弯点在跨中；（2）两墙肢的位移曲线
18、相同，同一标高上水平位移和转角相同；（3）沿竖向刚度与层高不变；（取加权平均值）；(4)梁考虑弯曲和剪切变形，墙肢考虑弯曲和轴向变形。61l 返回6263642.联肢墙的内力和位移计算（连续连杆法）l（1）连续连杆法的基本思路和基本方程：l 将每一楼层处的连梁假设为均布在该楼层高度内的连续连杆，用连杆切口处的变形协调条件建立(x)的微分方程，解出连杆剪力(x)；l 连杆切口处的变形协调条件：l 1(X)+2(X)+3(X)=0(16)652.联肢墙的内力和位移计算（连续连杆法）1(X)墙肢弯曲变形产生的相对位移1(X)=-2Cm(x)（17)66墙肢弯曲变形产生的相对位移67l 2(X)墙肢轴
19、向变形产生的相对位移68墙肢轴向变形产生的相对位移69l 3(X)连梁弯曲变形和剪切变性产生的相对位移l 将1(X)、2(X)+、2(X)的表达式代入公式（16），求解该方程得到(x）。7071（2）双肢墙的内力计算l 连梁对墙肢的约束弯距：l m()=2C()l(20)l l 是、和荷载作用形式的函数，一般可制成表格查用或用EXCEL 计算。72（2）双肢墙的内力计算（续）73（2）双肢墙的内力计算（续）l 连梁的内力：双肢墙 多肢墙j层连梁的总约束弯距mj=m(j)h j层连梁的总约束弯距mj=m(j)hj层连梁的剪力 Vbj=m(j)h/2C j层第i个连梁的剪力Vbij=im(j)h/
20、2Cij层连梁的端部弯距Mbj=Vbja0j层第i个连梁的端部弯距Mbij=Vbijai074l m()=2C()75（2）双肢墙的内力计算（续）l 墙肢的内力：l j 层墙肢的轴力：l（23)l l j 层墙肢的弯距：l（24)76（2）双肢墙的内力计算（续）j 层墙肢的剪力：（25)（26)考虑墙肢剪切变性影响后的墙肢折算惯性矩。77（3）双肢墙的位移计算（27)78（3）双肢墙的位移计算（续）（28)79（3）双肢墙的位移计算（续）三种荷载下的分别为：（30)80（3）双肢墙的位移计算（续）三种荷载下墙肢的等效刚度分别为：（31)81（4）双肢墙内力分布特点：侧移曲线呈弯曲型。值愈大，侧
21、移愈小。连梁的剪力最大的位置在梁的中下部，值增大，连梁的剪力增大，剪力最大的位置下移。值增大，连梁的剪力增大，墙肢的轴力也必然增大。值愈大，墙肢弯距愈小。82 侧移曲线呈弯曲型。值愈大，侧移愈小83 连梁的剪力最大的位置在梁的中下部，值增大，连梁的剪力增大，剪力最大的位置下移。84 值增大，连梁的剪力增大，墙肢的轴力也必然增大85 值愈大，墙肢弯距愈小863.多肢剪力墙的计算要点l（1）整体系数的计算l 墙肢Ai、Jil 连梁Abi、Jbi，连梁的折算惯性矩Jbi0l l 连梁的刚度873.多肢剪力墙的计算要点（续1）l 梁墙刚度比参数：l（34)l 墙肢轴向变形影响系数：l 双肢墙T=JA/
22、Jl 多肢墙34肢 57肢 8肢以上T=0.8 T=0.85 T=0.90883.多肢剪力墙的计算要点（续2）l 整体系数：l（36)l（2）计算墙肢的等效刚度893.多肢剪力墙的计算要点（续3）（3）计算连梁的约束弯距函数（）（由 及 查表）及m（），对多肢墙，m（）为k 列连梁的约束弯距之和，903.多肢剪力墙的计算要点（续4）（4）计算连梁的内力多肢墙连梁约束弯距分配系数i：91923.多肢剪力墙的计算要点（续5）l j 层连梁总约束弯距：l（40)l j 层第i 个连梁的剪力：l（41)l j 层第i 个连梁的端弯距：l（42)933.多肢剪力墙的计算要点（续6）(5)计算墙肢轴力：j
23、 层第1墙肢：j 层第i 墙肢：（43)j 层第k+1 墙肢：943.多肢剪力墙的计算要点（续7）（6）计算墙肢弯距及剪力j 层第i 墙肢的弯距：（44)j 层第i 墙肢的剪力：（45)953.多肢剪力墙的计算要点（续8）l（7）计算顶点位移l（47)96 2.9 壁式框架的内力和位移计算1.壁式框架计算简图的内力及计算方法10 及JA/J Z9798带刚域框架的轴线：取连梁和墙肢的形心线每层高度取层高h，底层取至基础面刚域长度：梁刚域长度hz1（梁高度）4柱刚域长度hl1（柱高度）499100壁式框架的内力和位移计算方法l 杆件有限元矩阵位移法l 修正的D 值法对杆件的刚度修正（考虑刚域）101 2.9 壁式框架的内力和位移计算2.壁式框架柱的D 值计算杆端有刚域；剪切变形不能忽略；杆件修正刚度：梁k=ci 或ci柱kc=(c+c)ic/2102103104105 2.9 壁式框架的内力和位移计算3.反弯点高度比：y=a+sy0+y1+y2+y3(53)l s=h/h=1-a-b(52)l(54)106107_END_108