《高層建筑結(jié)構(gòu)》》ppt課件

1、 第十四章 高 層 建 筑14.1概述14.1.1高層建筑的定義 我國在中規(guī)定：10層或房屋高度超越28米的建筑物稱為高層建筑。并按構(gòu)外型式和高度不同分為A級(jí)和B級(jí)。見表14-1、表14-2。 高層建筑高度普通是指從室外地面至主要屋面的間隔，不包括突出屋面的水箱、電梯間、樓梯間、構(gòu)架等高度以及地下室的埋置深度。14.1.2高層建筑的開展概略14.1.3高層建筑構(gòu)造受力特點(diǎn) 高層建筑構(gòu)造受力特點(diǎn)與多層建筑構(gòu)造的主要區(qū)別: 程度力風(fēng)或程度地震作用成為影響構(gòu)造內(nèi)力、構(gòu)造變形及建筑土建造價(jià)的主要因數(shù)。 如圖14-1a，在高層建筑構(gòu)造中，豎向荷載的作用與多層建筑類似，柱內(nèi)軸力隨著層數(shù)的添加而增大，而程度

2、向作用的風(fēng)荷載或地震作用可近似地以為呈倒三角形，如圖14-1b所示該力在構(gòu)造底部所產(chǎn)生的彎矩與構(gòu)造高度的三次方成正比，如圖14-1c所示程度力作用下構(gòu)造頂點(diǎn)的側(cè)向位移與高度的四次方成正比。上述彎矩和側(cè)向位移經(jīng)常成為決議構(gòu)造方案、構(gòu)造布置及構(gòu)件截面尺寸的控制因數(shù)。14.1.4高層建筑的優(yōu)缺陷14.1.5 高層建筑程度位移和加速度的限制1、層間彈性程度位移的限值 高層建筑應(yīng)有足夠的側(cè)向剛度和改動(dòng)剛度，以到達(dá)抗震設(shè)防目的。所謂剛度，是指單位變形包括位移、轉(zhuǎn)角等所需的力。 因此,規(guī)定，當(dāng)按彈性實(shí)際分析時(shí)，其樓層層間最大位移與層高之比不宜大于以下限值：1高度不大于150米的高層建筑，此限值不宜大于表14

3、-3的限值；2高度250m的高層建筑，樓層層間最大位移與層高之比的限值為1/500。 3高度為150m至250m之間的高層建筑，樓層層間最大位移與層高之比的限值按上述限值線性插入取用。 樓層層間最大位移與層高之比的限值 表14-3構(gòu)造類型構(gòu)造類型框架1/550筒中筒1/1000框架-剪力墻框架中心筒板柱-剪力墻1/800框支層1/1000hu /hu /2、罕遇程度地震作用下薄弱層部位的抗震變形驗(yàn)算 “大震不倒抗震設(shè)計(jì)原那么：“大震不倒、中震可修、小震不壞；設(shè)計(jì)方法：二階段設(shè)計(jì)法3、構(gòu)造風(fēng)振加速度的限制 高層建筑物在風(fēng)荷載作用下將產(chǎn)生程度振動(dòng)。 規(guī)定的10年一遇的風(fēng)荷載取值計(jì)算或?qū)ｉT風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確

4、定的構(gòu)造頂點(diǎn)最大加速度，對(duì)住宅、公寓不應(yīng)大于0.15m/s2,對(duì)辦公樓、旅館不應(yīng)大于0.25m/s2。 高層建筑風(fēng)振反響程度加速度包括順風(fēng)向最大加速度、橫風(fēng)向最大加速度和改動(dòng)角加速度。14.2 高層建筑構(gòu)造體系與布置原那么 構(gòu)造體系：豎向構(gòu)造體系和程度構(gòu)造體系。 豎向承重構(gòu)造體系：不但要接受與傳送豎向荷載、還要抵抗側(cè)向力的作用，故豎向構(gòu)造也稱為抗側(cè)力構(gòu)造。 程度構(gòu)造即樓蓋和屋蓋構(gòu)造。在高層建筑中，樓屋蓋構(gòu)造除了接受和傳送樓屋面豎向荷載以外，還要協(xié)調(diào)各榀抗側(cè)力構(gòu)造的變形與位移，對(duì)構(gòu)造的空間整體剛度和抗震性能有直接的影響。14.2.1 高層建筑的豎向構(gòu)造體系 常用的鋼筋混凝土高層建筑豎向構(gòu)造體系有

5、： 框架構(gòu)造體系、剪力墻構(gòu)造體系、框架剪力墻構(gòu)造體系、筒體構(gòu)造體系和巨型框架構(gòu)造體系等。1、框架構(gòu)造體系1).概念 由梁和柱為主要承重構(gòu)件組成的接受豎向和程度作用的構(gòu)造稱為框架構(gòu)造圖1 。 高層建筑采用框架構(gòu)造體系時(shí)，框架梁應(yīng)縱橫向布置，構(gòu)成雙向抗側(cè)力構(gòu)件，使之具有較強(qiáng)的空間整體性，以接受恣意方向的側(cè)向力。2.特點(diǎn) 將承重構(gòu)造和圍護(hù)、分隔構(gòu)件完全分開，墻只起圍護(hù)、分隔作用。 框架構(gòu)造建筑平面布置靈敏，空間劃分方便，易于滿足消費(fèi)工藝和運(yùn)用要求，構(gòu)件便于規(guī)范化，具有較高的承載力和較好的整體性； 框架構(gòu)造屬于柔性構(gòu)造，自振周期長，地震反響較小，經(jīng)過合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)，可以具有較好的延性性能。其缺陷是構(gòu)造

6、側(cè)向剛度較小，在地震作用下程度位移較大，容易使填充墻產(chǎn)生裂痕，并引起非構(gòu)造構(gòu)件的損壞。地震作用下的大變形還將在框架柱內(nèi)引起P-效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起整個(gè)構(gòu)造的倒塌。同時(shí)隨著房屋層數(shù)的添加，程度荷載逐漸增大，就將因側(cè)移過大而不能滿足要求；或構(gòu)成肥梁胖柱而不經(jīng)濟(jì)。 隨著層數(shù)的添加和高度的提高，程度力對(duì)構(gòu)造受力和變形的影響加大，構(gòu)造布置時(shí)應(yīng)特別留意加強(qiáng)構(gòu)造在各個(gè)方向的側(cè)向剛度，以保證構(gòu)造的整體性和空間任務(wù)性能。 3.運(yùn)用 廣泛運(yùn)用于多層工業(yè)廠房及多高層辦公樓、醫(yī)院、旅館、教學(xué)樓、住宅等。2、剪力墻構(gòu)造體系 剪力墻構(gòu)造體系是由剪力墻接受豎向荷載和側(cè)向力的構(gòu)造。現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造剪力墻構(gòu)造的整體性好，抗側(cè)剛

7、度大，承載力大，在程度力作用下側(cè)移小，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，能設(shè)計(jì)成抗震性能好的鋼筋混凝土延性剪力墻。但僅就延性而言，剪力墻不如框架，另外剪力墻自艱苦，剛度大，根本周期短、地震慣性力較大。 剪力墻是利用建筑外墻和內(nèi)隔墻位置布置的鋼筋混凝土構(gòu)造墻，屬于下端固定在根底頂面上的豎向懸臂板。 豎向荷載在墻體內(nèi)主要產(chǎn)生向下的壓力，側(cè)向力在墻體內(nèi)產(chǎn)生程度剪力和彎矩。在抗震構(gòu)造中，剪力墻也稱為抗震墻。 普通用于住宅、旅館等開間要求較小的建筑，適用高度為1550層，運(yùn)用最多的是1030層。3、框架剪力墻構(gòu)造體系 1.概念 在框架構(gòu)造中的適當(dāng)部位增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土剪力墻，構(gòu)成的框架和剪力墻結(jié)合在一同共同接受豎向和

8、程度力的體系叫做框架-剪力墻體系，簡稱框-剪體系。剪力墻可以是單片墻體，也可以是電梯井、樓梯井、管道井組成的封鎖式井筒。 2.特點(diǎn) 框架-剪力墻體系的側(cè)向剛度比框架構(gòu)造大，大部分程度力由剪力墻承當(dāng)，而框架主要接受豎向荷載，因此用于高層房屋比框架構(gòu)造更為經(jīng)濟(jì)合理；同時(shí)由于它只在部份位置上有剪力墻，堅(jiān)持了框架構(gòu)造易于分割空間、立面易于變化等優(yōu)點(diǎn)；此外，這種體系的抗側(cè)剛度大、抗震性能也較好。 框架剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是剪力墻的數(shù)量和布置。 當(dāng)建筑師給構(gòu)造布置以靈敏度時(shí)，構(gòu)造工程師該當(dāng)優(yōu)化剪力墻的布置，剪力墻的數(shù)量不用太多，以滿足規(guī)范的側(cè)移限制為好。剪力墻太多不僅加大地震力，而且使構(gòu)造分量加大，施工工

9、程量相應(yīng)添加等。在平面設(shè)計(jì)上，剪力墻布置應(yīng)均勻，否那么會(huì)呵斥較大偏心剛心與質(zhì)心間隔較大，將引起構(gòu)造改動(dòng)。 3.運(yùn)用 框-剪體系廣泛運(yùn)用于多層及高層辦公樓、旅館等建筑中。適用高度為1040層。4、筒體體系、筒體體系1.概念概念 由筒體為主組成的接受豎向和程度作用的構(gòu)造稱為筒體構(gòu)由筒體為主組成的接受豎向和程度作用的構(gòu)造稱為筒體構(gòu)造體系。筒體構(gòu)造體系主要有中心筒構(gòu)造和框筒構(gòu)造。造體系。筒體構(gòu)造體系主要有中心筒構(gòu)造和框筒構(gòu)造。 筒體是由假設(shè)干片剪力墻圍合而成的封鎖井筒式構(gòu)造，其筒體是由假設(shè)干片剪力墻圍合而成的封鎖井筒式構(gòu)造，其受力與一個(gè)固定于根底上的筒形懸臂構(gòu)件類似。受力與一個(gè)固定于根底上的筒形懸臂構(gòu)

10、件類似。 中心筒普通由布置在電梯井、樓梯間、管道井等周圍的鋼中心筒普通由布置在電梯井、樓梯間、管道井等周圍的鋼筋混凝土墻組成。為底端固定、頂端自在、豎向放置的薄壁筒筋混凝土墻組成。為底端固定、頂端自在、豎向放置的薄壁筒狀構(gòu)造，其程度截面為單孔或多孔截面，如圖狀構(gòu)造，其程度截面為單孔或多孔截面，如圖14-2所示。它既所示。它既可以接受豎向荷載，又可接受恣意方向上的側(cè)向力作用，是一可以接受豎向荷載，又可接受恣意方向上的側(cè)向力作用，是一個(gè)空間構(gòu)造。因筒壁上僅開有少量洞口，故也稱為實(shí)腹筒。個(gè)空間構(gòu)造。因筒壁上僅開有少量洞口，故也稱為實(shí)腹筒。中心筒的側(cè)向剛度與筒壁厚度和筒的平面尺寸有關(guān)。 框筒是由布置在

11、房屋周圍的密集立柱與高跨比很大的窗及梁所組成的多孔筒體，見圖14-3，有時(shí)也稱為空腹筒。 框筒構(gòu)造在側(cè)向力作用下，不但與側(cè)向力平行的兩榀平面框架受力，而且與側(cè)向力相垂直的兩榀框架也參與任務(wù)，經(jīng)過角柱的銜接構(gòu)成一個(gè)空間受力體系。 筒體構(gòu)造體系的主要方式有框筒構(gòu)造、中心筒構(gòu)造、筒中筒構(gòu)造、框架-中心筒構(gòu)造、束筒構(gòu)造和多重筒構(gòu)造等。 筒體構(gòu)造抗側(cè)剛度大，整體性好；建筑布置靈敏。特別適用于30層以上或100米以上的超高層辦公樓建筑。14.2.2 高層建筑的程度構(gòu)造體系程度構(gòu)造是指樓蓋及屋蓋構(gòu)造。程度構(gòu)造的作用：1、接受作用在樓面或屋面上的豎向荷載；2、銜接各個(gè)豎向承重構(gòu)件，并把作用在整個(gè)構(gòu)造上的程度力

12、傳送或分配給各個(gè)豎向承重構(gòu)件；3、當(dāng)各榀框架、剪力墻構(gòu)造的側(cè)向剛度不等時(shí)，或當(dāng)建筑物發(fā)生整體改動(dòng)時(shí)，樓蓋構(gòu)造中樓板平面內(nèi)的剪力和軸力，實(shí)現(xiàn)各榀框架、剪力墻構(gòu)造變形協(xié)調(diào)、共同任務(wù)。4、是豎向承重構(gòu)造的支承。對(duì)樓蓋構(gòu)造的要求：1、采用現(xiàn)澆樓蓋構(gòu)造，以到達(dá)構(gòu)造的整體性好、樓蓋平面內(nèi)高度大的目的，符合樓蓋構(gòu)造在其本身平面內(nèi)剛度為無限大的假定。2、樓蓋構(gòu)造選型應(yīng)盡量使構(gòu)造高度小、分量輕。3、要思索到建筑運(yùn)用要求、裝潢要求、設(shè)備布置要求和施工技術(shù)要求等。14.2.3 高層建筑構(gòu)造的其他構(gòu)外型式1、懸掛式構(gòu)造懸掛式構(gòu)造是以中心筒、鋼架、拱等作為豎向承重構(gòu)造，全部樓面均經(jīng)過鋼絲束、吊束牢掛在上述承重構(gòu)造上而構(gòu)

13、成的一種新型構(gòu)造體系，如圖14-4。這里，鋼絲束受拉，中心筒或拱受壓，充分發(fā)揚(yáng)混凝土與高強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度。特點(diǎn)：自重輕、用鋼量少、有效運(yùn)用面積大；在底層構(gòu)成開放的自在空間，易于滿足城市規(guī)劃的要求；占地面積小，減少新建筑物對(duì)臨近老建筑物的影響。2、巨型框架構(gòu)造 巨型框架構(gòu)造是將位于設(shè)備層上的大梁或大型桁架作為程度構(gòu)件、將布置在建筑物周圍的大型柱子或鋼筋混凝土井筒作為柱子，與位于建筑物中間的中心筒組成整體，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向剛度的巨型的框架構(gòu)造。 巨型框架構(gòu)造突破了傳統(tǒng)框架按建筑樓層和建筑開間布置構(gòu)造承重構(gòu)件的做法，把構(gòu)造按二級(jí)受力體系進(jìn)展布置。第一級(jí)即巨型框架，作為主要的抗側(cè)力構(gòu)造，并把荷載傳至根底；

14、第二級(jí)為在巨型框架的程度構(gòu)件之間、由普通的樓層構(gòu)件所組成的普通框架，以構(gòu)成假設(shè)干層建筑運(yùn)用空間，普通框架上的豎向荷載或程度作用力那么全部傳送給巨型框架。如圖14-5。3、豎向桁架構(gòu)造桁架構(gòu)造具有很大的剛度，可以充分利用資料強(qiáng)度。假設(shè)采用假設(shè)干個(gè)建筑層高作為桁架的節(jié)間距，以假設(shè)干個(gè)建筑開間作為桁架的弦桿間距，那么所構(gòu)成的巨型桁架可作為高層建筑的承重構(gòu)造，同時(shí)接受豎向荷載和程度力。如圖14-6。4、中心筒加復(fù)合巨型柱構(gòu)造 如圖14-7所示。14.2.4 高層建筑構(gòu)造布置的普通原那么1、構(gòu)造總體布置原那么1采用對(duì)抗震有利的建筑平面和立面、對(duì)抗震有利的構(gòu)造布置，即采用規(guī)那么構(gòu)造，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)那么的

15、構(gòu)造。2具有明確的計(jì)算簡圖，可以采用明確的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型進(jìn)展構(gòu)造地震反映分析，得到符合實(shí)踐的結(jié)果。3具有合理的、直接的傳力途徑。作用在上部構(gòu)造的豎向力和程度力，應(yīng)能經(jīng)過直接的、不延續(xù)的傳力途徑傳送到根底、地基。4具有整體結(jié)實(shí)性和盡量多的冗余度。構(gòu)造的整體結(jié)實(shí)性和冗余度是構(gòu)造抗倒塌所必需的。部分構(gòu)造或構(gòu)件嚴(yán)重破壞甚至部分倒塌時(shí)，不應(yīng)導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)造喪失抗震才干或?qū)χ亓奢d的承載才干而出現(xiàn)大范圍的延續(xù)倒塌。5構(gòu)件與構(gòu)件之間、構(gòu)造與構(gòu)造之間，或是結(jié)實(shí)銜接，或是完全分別，防止似銜接非銜接、似分別非分別的不確定形狀。6設(shè)置多道抗震防線。適當(dāng)處置構(gòu)造單元承載才干的強(qiáng)弱關(guān)系和構(gòu)造構(gòu)件承載才干的強(qiáng)弱關(guān)系，構(gòu)成

16、兩道或更多道抗震防線，是加強(qiáng)構(gòu)造抗倒塌才干的重要措施。1、高層建筑的構(gòu)造平面布置 高層建筑平面外形宜簡單、規(guī)那么、對(duì)稱。構(gòu)造布置宜對(duì)稱、均勻，并盡量使構(gòu)造抗側(cè)剛度中心、建筑平面形心、建筑物質(zhì)量中心三者重合，以減小改動(dòng)的影響。 如圖14-8 所示，當(dāng)構(gòu)造平面上有部分凸出區(qū)段時(shí)，突出部分的長度不宜過長，圖中尺寸宜滿足表14-4的要求。當(dāng)構(gòu)造平面部分凸出部分的尺寸 且 、質(zhì)量與剛度平面根本均勻?qū)ΨQ時(shí)，可以為屬于平面規(guī)劃規(guī)那么的構(gòu)造，否那么應(yīng)按平面不規(guī)那么構(gòu)造進(jìn)展抗震分析。1/bl3.0/maxBl 表14-4 、 的限值Ll設(shè)防烈度L/B 6度和7度8度和9度6.0 0.35 2.05.0 0.30

17、 1.5max/ Blbl /在構(gòu)造平面的凹角處見圖14-8中用虛線圈處處容易呵斥應(yīng)力集中，宜采取加強(qiáng)措施。 在構(gòu)造單元兩端或凹角部位應(yīng)盡量防止設(shè)置樓梯間或電梯間。假設(shè)必需設(shè)置，普通運(yùn)用鋼筋混凝土墻將其圍起來構(gòu)成中心井筒，并對(duì)中心井筒的墻體配筋進(jìn)展加強(qiáng)。2、高層建筑構(gòu)造的豎向布置 高層建筑豎向體型應(yīng)力求規(guī)那么、均勻，防止有過大的外挑和內(nèi)收，防止錯(cuò)層和部分夾層，同一層的樓面應(yīng)盡量設(shè)置在同一標(biāo)高處。 高層建筑構(gòu)造豎向的強(qiáng)度和剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)那么的構(gòu)造。 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下延續(xù)貫穿。當(dāng)某樓層抗側(cè)力三層抗側(cè)剛度平均值的80%，否那么除應(yīng)采用三維構(gòu)

18、造模型的振型分解反響譜法和彈性時(shí)程分析法進(jìn)展計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)薄弱部位采用有效的抗震構(gòu)造措施。 A級(jí)高度高層建筑構(gòu)造樓層層間抗側(cè)力構(gòu)造的受剪承載力不宜小于上一層的80%，不應(yīng)小于上一層的65%。 B級(jí)高度高層建筑構(gòu)造樓層層間抗側(cè)力構(gòu)造的受剪承載力不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的75% 樓層層間抗側(cè)力構(gòu)造受剪承載力是指在所思索的程度地震作用方向上,該層全部柱及剪力墻的受剪承載力之和. 當(dāng)在建筑底部、中部或頂部由于建筑運(yùn)用要求而布置大空間、部分剪力墻被取消，應(yīng)進(jìn)展彈性動(dòng)力時(shí)程分析計(jì)算并采取有效的構(gòu)造措施，防止由于剛度和承載力變化而產(chǎn)生不利影響。3、建筑高寬比的限制 控制高寬比，可從宏觀上控制構(gòu)造抗側(cè)剛度、

19、整體穩(wěn)定性、承載才干和經(jīng)濟(jì)合理性。規(guī)定見表14-5、14-6。4、變形縫的設(shè)置 變形縫是伸縮縫、沉降縫、防震縫的統(tǒng)稱。 在高層建筑中，應(yīng)盡量少設(shè)縫或不設(shè)縫。經(jīng)過建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)及施工方面采取措施，來防止由于溫度變形、不均勻沉降、地震作用所引起的構(gòu)造或非構(gòu)造構(gòu)件的損壞。 當(dāng)建筑物平面較長，或外形復(fù)雜、不對(duì)稱，或或各部分剛度、高度、質(zhì)量相差懸殊且采取上述措施都無法處理時(shí)，那么設(shè)置變形縫也是必要的。要求同多層框架。 伸縮縫間距不宜超出規(guī)定的限值附錄8 。否那么應(yīng)采取以下構(gòu)造措施和施工措施以減少溫度和收縮應(yīng)力： 在頂層、底層、山墻和內(nèi)縱墻端開間等溫度變化影響較大的部位添加配筋； 在頂層加強(qiáng)保溫隔熱措

20、施或采用架空通風(fēng)屋面，外墻設(shè)置外保溫層； 將頂部樓層改用剛度較小的構(gòu)造方式或在頂部設(shè)置部分溫度縫，把構(gòu)造劃分生長度較短的區(qū)段；每隔30m-40m間距留出寬800mm-1000mm的施工后澆帶，鋼筋可采用搭接接頭，后澆帶混凝土宜在兩個(gè)月后澆灌，后澆帶澆灌時(shí)的溫度宜低于主體混凝土澆灌時(shí)的溫度。 裙房與主樓之間經(jīng)常設(shè)置沉降縫，當(dāng)采用以下措施后可不設(shè)沉降縫：采用樁基；調(diào)整土壓力；預(yù)留沉降差。應(yīng)設(shè)置防震縫的情況詳見教材。5、根底埋深 應(yīng)綜合思索建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因數(shù)： 1天然地基或復(fù)合地基，可取房屋高度的1/15； 2樁根底，可取房屋高度的1/18樁長不計(jì)在內(nèi)。14.3 高層建

21、筑構(gòu)造上的荷載 樓面荷載同普通建筑。下面主要引見風(fēng)荷載、地震作用、溫度作用計(jì)算中的一些問題。14.3.1風(fēng)荷載1、風(fēng)荷載的特點(diǎn) 如圖14-9所示，風(fēng)壓的變化可分為兩部分：一是長周期部分，其值常在10分鐘以上；二是短周期部分，經(jīng)常只需幾沒秒鐘左右。為了便于分析，常把實(shí)踐風(fēng)壓分解為平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓兩部分。 風(fēng)的長周期大大地大于普通構(gòu)造的自振周期，因此平均風(fēng)壓對(duì)構(gòu)造的作用相當(dāng)于靜力作用。脈動(dòng)風(fēng)壓周期短，其長度隨時(shí)間而變化，其作用性質(zhì)是動(dòng)力的，將引起構(gòu)造振動(dòng)，因此風(fēng)具有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種特性。對(duì)高層建筑和挺拔構(gòu)造，必需思索風(fēng)壓脈動(dòng)作用。2、風(fēng)荷載計(jì)算 1根本風(fēng)壓w0) 對(duì)于高度60米的高層建筑，風(fēng)荷載按

22、50年一遇思索，即可直接查荷載規(guī)范。對(duì)于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑應(yīng)思索重現(xiàn)期為100年的風(fēng)壓值，見荷載規(guī)范。2風(fēng)荷載體型系數(shù)(z) 見圖14-10。合理的選擇建筑體型，將降低風(fēng)對(duì)構(gòu)造的作用。3風(fēng)振系數(shù) 對(duì)于高度大于30米且高寬比大于1.5的高層建筑構(gòu)造，應(yīng)思索風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算公式為：zzz 13、風(fēng)荷載計(jì)算中的幾個(gè)問題1對(duì)同一幢建筑，不同的風(fēng)向，有不同的風(fēng)荷載體型系數(shù)。2當(dāng)建筑物立面上有豎線條、橫線條、遮陽板、陽臺(tái)等時(shí)，其風(fēng)荷載體型系數(shù)將比平整的墻面為大，尤其是當(dāng)外表有豎線條時(shí)更為明顯，普通要增大6%8%。3應(yīng)對(duì)圍護(hù)構(gòu)件、銜接部件、懸挑構(gòu)件進(jìn)展部分風(fēng)壓作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算

23、，并應(yīng)采用部分風(fēng)荷載體型系數(shù)。4當(dāng)多棟或群集的高層建筑相互間距較近時(shí)，宜思索風(fēng)壓相互關(guān)擾的群體效應(yīng)。5房屋高度大于200米宜采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來確定。房屋高度大于150米，當(dāng)平面外形不規(guī)那么，立面外形復(fù)雜，或當(dāng)立面有開洞時(shí)，或當(dāng)周圍地形和環(huán)境復(fù)雜時(shí)，宜采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來確定。14.3.2 地震作用 現(xiàn)有的地震作用力的計(jì)算和構(gòu)造抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算由于認(rèn)識(shí)的局限性大都是近似的。因此構(gòu)造設(shè)計(jì)中對(duì)抗震的設(shè)計(jì)內(nèi)容該當(dāng)包括概念設(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。歷史上鋼筋混凝土房屋建筑構(gòu)造的震害主要表如今以下幾個(gè)方面:(1)改動(dòng)引起破壞.構(gòu)造平面布置嚴(yán)重不對(duì)稱,剛度中心嚴(yán)重偏離質(zhì)量中心,地震中由于構(gòu)造改動(dòng)呵斥破壞.(2)脆弱層或薄

24、弱層破壞，構(gòu)造某一層的抗側(cè)剛度或?qū)娱g程度承載力忽然變小，構(gòu)成所謂的脆弱層或薄弱層，這一層的塑性變形過大甚至超越構(gòu)造的變形才干，或這一層的承載力缺乏，引起構(gòu)造構(gòu)件嚴(yán)重破壞，或樓層倒塌，或構(gòu)造倒塌。(3)建筑整體傾斜破壞.(4)鞭梢效應(yīng)破壞.(5)碰撞破壞.(6)相鄰建筑之間的廊塌落(7)框架柱破壞.(8)剪力墻破壞14.3.3溫度作用 引起高層建筑構(gòu)造溫度內(nèi)力的溫度變化主要有三種：室內(nèi)外溫差，日照溫差和季節(jié)溫差。 普通說來，由于溫度變化引起的構(gòu)造內(nèi)約束力與構(gòu)造樓層的數(shù)量成正比。溫度變化引起的構(gòu)造變形普通由以下幾種：1、柱彎曲 由于室內(nèi)外的溫差作用，引起外柱的伸長或收縮的值不同，柱截面內(nèi)應(yīng)變不均而

25、引起彎曲。2、內(nèi)、外柱之間的伸縮差 由于內(nèi)外溫差的影響，內(nèi)柱和外柱的軸向收縮不一致引起樓蓋構(gòu)造的平面外剪切變形。3、屋蓋構(gòu)造與下部樓面構(gòu)造的伸縮差 屋面構(gòu)造熱漲冷縮變化大，而樓蓋構(gòu)造的溫度變化小，這樣上下層程度構(gòu)件的伸縮不等引起墻體的剪切變形和剪切裂痕。 10層以下且建筑平面長度在60米以下，可不思索溫度作用； 10-30層要在建筑隔熱構(gòu)造和構(gòu)造配筋構(gòu)造上作處置，內(nèi)力計(jì)算中可不思索；30層以上必需思索溫度的作用。 剪力墻構(gòu)造14.4 剪力墻構(gòu)造剪力墻構(gòu)造14.4.1構(gòu)造組成與構(gòu)造布置構(gòu)造組成與構(gòu)造布置1、剪力墻的根本方式、剪力墻的根本方式 剪力墻在其本身平面內(nèi)的側(cè)向剛度很大，剪力墻在其本身平面

26、內(nèi)的側(cè)向剛度很大，而在其墻身平面外的剛度很小。而在其墻身平面外的剛度很小。 為使剪力墻具有較好的受力性能，構(gòu)造為使剪力墻具有較好的受力性能，構(gòu)造平面布置時(shí)應(yīng)留意縱、橫剪力墻交叉布置使平面布置時(shí)應(yīng)留意縱、橫剪力墻交叉布置使之連成整體，使墻肢構(gòu)成之連成整體，使墻肢構(gòu)成I形、形、T形、形、形、形、Z形的截面外形。形的截面外形。 為防止剪力墻在豎向荷載作用下發(fā)生整為防止剪力墻在豎向荷載作用下發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，要加強(qiáng)樓屋蓋剛度，提高體失穩(wěn)破壞，要加強(qiáng)樓屋蓋剛度，提高樓屋蓋對(duì)其約束作用。樓屋蓋對(duì)其約束作用。 為防止剪力墻在樓層之間發(fā)生平面外失穩(wěn)破壞和保證墻體混凝土的澆筑質(zhì)量，剪力墻應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸取?在剪力

27、墻上開窗、開洞時(shí)，應(yīng)使洞口上下對(duì)齊，布置規(guī)那么，使洞口至墻邊及相鄰洞口之間構(gòu)成墻肢、上下洞口之間構(gòu)成連梁；否那么洞口角邊易產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中，地震中易發(fā)生震害，鋼筋作用得不到充分的發(fā)揚(yáng)。 剪力墻墻肢高度與厚度之比普通大于8，在58之間時(shí)，稱為短肢剪力墻。2、 剪力墻構(gòu)造的布置 剪力墻構(gòu)造體系按其體型分有“板式也稱“條式如圖14-11a、b、c 和“塔式也稱“點(diǎn)式如圖14-11d、e、f 。布置原那么(1)剪力墻應(yīng)在縱、橫兩個(gè)方向上都有布置，以接受恣意方向上的側(cè)向力。布置時(shí)要留意加強(qiáng)短向剛度。(2) 構(gòu)造布置時(shí)要留意控制剪力墻平面外的彎矩。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁銜接時(shí)，應(yīng)采取措施減小

28、梁端彎矩對(duì)墻的不利影響。 當(dāng)不能設(shè)置與梁軸線方向相連的剪力墻時(shí)的處置： 宜在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱；當(dāng)不能設(shè)置扶壁柱時(shí)，應(yīng)在墻與梁相交處設(shè)置暗柱；必要時(shí)，剪力墻內(nèi)可設(shè)置型鋼。(3)影響剪力墻構(gòu)造造價(jià)的主要因數(shù)是剪力墻的數(shù)量及布置。其間距應(yīng)根據(jù)建筑平面規(guī)劃確定，普通取建筑開間或假設(shè)干倍建筑開間。要充分思索墻體資料強(qiáng)度的充分發(fā)揚(yáng)、地震反響及技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的。如圖14-12 (4)剪力墻構(gòu)造布置時(shí)還應(yīng)留意單榀剪力墻的長度不宜過長。一方面由于剪力墻的長度大，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造剛度迅速增大，使構(gòu)造自振周期過短，地震作用加大；另一方面，低而寬的剪力墻墻肢易發(fā)生脆性的剪切破壞，使構(gòu)造的延性降低，對(duì)構(gòu)造抗震不利。 剪力墻

29、過長時(shí)處置：設(shè)置施工洞或構(gòu)造豎縫將其劃分為假設(shè)干墻段，墻段之間用弱連梁銜接，每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m。共30層，高100m，抗震設(shè)防烈度為7度，規(guī)范層平面客房開間為4m，構(gòu)造布置時(shí)剪力墻間距為8m。如按小開間布置4m，墻體資料得不到充分發(fā)揚(yáng)，過多的剪力墻反而會(huì)導(dǎo)致較大的地震反響，同時(shí)自重添加，投資添加。3、底部大空間剪力墻構(gòu)造的布置 定義：需在底層或底部假設(shè)干層取消部分剪力墻，即只需一部分剪力墻可以落地，另一部分剪力墻不能直接落地而要改為框支剪力墻，這類構(gòu)造稱為底部大空間剪力墻構(gòu)造。如圖14-13 。 底部大空間剪力墻構(gòu)造布置除了留意豎向荷載的有

30、效傳送外，更重要的是構(gòu)造剛度沿高度方向要均勻，防止突變。 底部剛度忽然減小，使得在程度力作用下底部層間位移很大，假設(shè)構(gòu)造延性缺乏，非常容易破壞。 進(jìn)展底部大空間建立墻構(gòu)造布置時(shí)應(yīng)留意以下幾點(diǎn)： 1控制建筑物沿高度方向的剛度變化幅度。 方法：從剪切變形模量彈性模量和慣性矩上思索。 如添加落地剪力墻的厚度；提高底部混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；把落地剪力墻布置成筒狀或狀組合截面等，以添加構(gòu)造底部的總抗側(cè)剛度，使構(gòu)造上下層剛度較為接近，防止剛度突變。 例如對(duì)底部12層為大空間的剪力墻構(gòu)造，假設(shè)令為構(gòu)造上下層的剛度之比：111iiiiiihAGhAG 非抗震設(shè)計(jì)，不應(yīng)大于3；抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量接近1，不應(yīng)大于2。

31、2控制落地剪力墻的數(shù)量與間距。 3提高轉(zhuǎn)換層附近樓蓋的強(qiáng)度與剛度。 轉(zhuǎn)換層附近的樓蓋應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造，樓板不宜小于180mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30，并應(yīng)采用雙向上下層配筋，每層單向配筋率不小于0.25%。ciiciwiiAhhAA25 . 214.4.2剪力墻構(gòu)造計(jì)算中的幾個(gè)問題1、空間構(gòu)造的平面化假定在計(jì)算程度荷載作用下剪力墻構(gòu)造的內(nèi)力與位移時(shí)，可采用以下假定：1樓蓋構(gòu)造在其本身平面內(nèi)的剛度為無限大，而在平面外的剛度很小，可忽略不計(jì)；2各榀剪力墻主要在其本身平面內(nèi)發(fā)揚(yáng)作用，在其平面外的剛度很小，可忽略不計(jì)。 現(xiàn)澆剪力墻有效翼緣寬度bf可按表14-7所列各項(xiàng)中最小值取用。有關(guān)符

32、號(hào)的含義見14-14。2、側(cè)向荷載在各榀剪力墻之間的分配 設(shè)有一平面為矩形的剪力墻構(gòu)造如圖14-15a所示，剪力墻為正交布置，沿y方向布置的剪力墻有m榀，其剛度為 i=1，2，m)，沿x方向布置的剪力墻有n榀，其剛度為 j=1，2，n。 定義側(cè)向剛度中心位置為c。所謂側(cè)向剛度中心，是指當(dāng)程度荷載經(jīng)過該點(diǎn)時(shí)，樓蓋構(gòu)造僅在本身平面內(nèi)產(chǎn)生平移而無轉(zhuǎn)動(dòng)。 在許多實(shí)踐工程中，剪力墻的布置沿豎向是不變的，各榀剪力墻剛度也是不變的或是按同一比例變化的。這時(shí)，各樓層的抗側(cè)剛度中心c的位置處于同一豎直線上。 對(duì)于任一參考點(diǎn)坐標(biāo) ，抗側(cè)剛度中心c的坐標(biāo)為xiEIyjEIoyx 式中 分別為y向剪力墻與x向剪力墻至

33、參考點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)O的間隔圖14-15a。 設(shè)建筑物遭到某側(cè)向力F的作用，F(xiàn)可分解為如圖14-15b所示的Fx和Fy。這兩個(gè)分力又可等效為抗側(cè)剛度中心的力Fxc、Fyc及扭矩MT(圖14-15c。假定兩分力的正向與坐標(biāo)方向一致，扭矩的正向?yàn)轫槙r(shí)針方向，那么miximixixicEIrEIx11njyjnjyjyjcEIrEIy11yjxirr 、 當(dāng)僅有Fxc單獨(dú)作用時(shí)，那么由力的平衡條件，有 其中Vxj1為x方向每榀剪力墻所受的剪力。 對(duì)于每一榀x方向的剪力墻，由位移與剪力墻截面所受的彎矩之間的關(guān)系可導(dǎo)得：xxcFFyycFFxyyxTeFeFMxcnjxjFV11xcnjyjyjxjFEJEI

34、V11同理，當(dāng)僅有Fyc單獨(dú)作用時(shí)，y方向每榀剪力墻所受的剪力Vyi1為：當(dāng)僅有MT作用時(shí)，剪力墻內(nèi)的剪力為：ycnixixiyiFEIEIV11TminjyjyjxixiyjyjxjMrEIrEIrEIV11222TminjyjyjxixixjxjyjMrEIrEIrEIV11222 因此在側(cè)向荷載F作用下，剪力墻內(nèi)的總剪力為 3、單榀剪力墻的受力特點(diǎn) 以雙肢墻為例。 雙肢墻有兩個(gè)墻肢和上下洞口間的各層連梁組成，如圖14-16，在程度力作用下，設(shè)x截面處彎矩為M，那么由平衡條件知 在連梁的跨中截開，并設(shè)該處連梁彎矩為零，見圖14-16。由平衡條件知21xjxjxjVVV21yiyiyiVVV

35、NaMMM)(21nibiVN1a因此就有nibiVaaNa121)(式中 第i層連梁對(duì)兩個(gè)墻肢產(chǎn)生的總約束彎矩 x截面以上一切連梁對(duì)墻肢約束彎矩的總和。 可見，biVaa)(21nibiVaa121)(1恣意截面x的彎矩M是由部分彎矩M1+M2)和整體彎矩Na兩部分組成的。整體彎矩大，部分彎矩就小；2任一截面x上的整體彎矩等于該截面以上一切連梁約束彎矩的總和，因此可以說，整體彎矩是由連梁提供的；3任一截面x上墻肢的軸向力等于該截面以上一切連梁豎向剪力的總和。同時(shí)，也可了解到：墻肢截面的正應(yīng)力由兩部分組成的，第一部分是由墻肢部分彎矩M1和M2產(chǎn)生的；第二部分是由整體彎矩Na產(chǎn)生的。第一部分正應(yīng)

36、力在各墻肢截面上的總和為零，即不產(chǎn)生墻肢軸向力；第二部分各墻肢截面上正應(yīng)力的總和就等于該墻肢的軸向力。 整體彎矩越大，闡明兩個(gè)墻肢共同任務(wù)的程度越大越接近于整體墻。所以整體彎矩的大小反映了墻肢之間協(xié)同任務(wù)的程度，這種程度稱為剪力墻的整體性。由于整體彎矩是由連梁對(duì)墻肢的約束提供的，而連梁的剛度與洞口的大小有關(guān)，所以剪力墻的受力特點(diǎn)與洞口的大小和外形有關(guān)。以圖14-17所示。 整截面剪力墻不開洞或開洞面積不大于15%的墻，如圖14-17a 、整體小開口剪力墻開洞面積大于15%，但仍較小的墻圖14-17b、聯(lián)肢剪力墻開口較大、洞口成列布置的剪力墻圖14-17c，其中只需一列洞口的稱為雙肢墻，有多列洞

37、開的稱為多肢剪力墻、壁式框架洞口尺寸大，連梁線剛度大于或接近墻肢線剛度的墻圖14-17d 。 對(duì)單榀平面剪力墻構(gòu)造進(jìn)展內(nèi)力與位移計(jì)算的方法包括電算和手算。手算法有三種：一是資料力學(xué)方法，適用于整截面剪力墻或整體小開口剪力墻；二是延續(xù)化方法，適用于聯(lián)肢剪力墻；三是D值法，適用于壁式框架。受力特點(diǎn) (1)在程度荷載作用下，整截面剪力墻好像一片整體的懸臂墻，在墻肢的整個(gè)高度上，彎矩圖既不突變，也無反彎點(diǎn)，剪力墻的變形以彎曲型為主圖8.3.1；整體小開口剪力墻的彎矩圖在連梁處發(fā)生突變，但在整個(gè)墻肢高度上沒有或僅僅在個(gè)別樓層中出現(xiàn)反彎點(diǎn)，剪力墻的變形仍以彎曲型為主圖8.3.2；雙肢及多肢剪力墻與整體小開

38、口剪力墻類似圖8.3.3 ；壁式框架柱的彎矩圖在樓層處有突變，且在大多數(shù)樓層出現(xiàn)反彎點(diǎn)，剪力墻的變形以剪切型為主圖8.3.4 。14.4.3 整截面剪力墻及整體小開口剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算1、內(nèi)力計(jì)算 對(duì)于正截面剪力墻，洞口對(duì)墻肢內(nèi)力分布的影響極小，在程度荷載作用下，墻肢程度截面內(nèi)的正應(yīng)力呈直線分布，故可運(yùn)用資料力學(xué)公式計(jì)算。 對(duì)于整體小開口剪力墻，其程度截面在受力后仍能根本上堅(jiān)持平面，墻肢程度截面內(nèi)的正應(yīng)力可以看成是剪力墻整體彎曲所產(chǎn)生的正應(yīng)力與各墻肢部分彎曲所產(chǎn)生的正應(yīng)力之和，如圖14-18所示。因此各墻肢的彎矩為 jjpjpjIIMIIMM1各墻肢所遭到的軸力為jjpjyAIMN各墻肢所

39、遭到的剪力為jjjjpjIIAAVV21。設(shè)計(jì)中可取為整體彎曲系數(shù)，85. 02、程度位移計(jì)算 同樣可用資料力學(xué)公式計(jì)算，但應(yīng)思索截面剪切變形對(duì) 剪力墻位移的影響及洞口使剛度減弱的要素。三種典型荷載作用下，剪力墻頂點(diǎn)側(cè)向位移的計(jì)算公式為 均布荷載 倒三角形荷載 頂點(diǎn)集中力思索洞口影響后剪力墻程度截面的折算面積為：23023023031364.316011418HGAEIEIHVHGAEIEIHVHGAEIEIHVuwwwwwwwww對(duì)于正截面剪力墻對(duì)于整體小開口剪力墻Awj為剪力墻第j墻肢程度截面面積，見圖14-19思索開洞影響后剪力墻程度截面的折算慣性矩，對(duì)于正截面剪力墻， 見圖14-20f

40、pwwwAAhbA025. 11wjwAAiiiwhhII2.1IIw對(duì)于整體小開口剪力墻，eeeEIHVEIHVEIHVu3030303160181均布荷載倒三角形荷載頂點(diǎn)集中力取 ，那么近似取等效抗彎剛度 當(dāng)大體均勻的墻肢之間夾有個(gè)別小墻肢，但整片墻仍屬于整體小開口墻時(shí)，仍可按資料力學(xué)方法計(jì)算，但宜對(duì)小墻肢的部分彎矩Mj按下式進(jìn)展修正EG42. 0291HAIEIEIwwwejjjMMM0為方便，常將頂點(diǎn)程度位移寫成如下方式：14.4.4 雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算 這時(shí)剪力墻程度截面上的正應(yīng)力已不再呈一延續(xù)的直線分布，各墻肢之間的連系梁既傳送程度向推力，又傳送剪力和彎矩。連系梁的剛度總是

41、小于墻肢的剛度，而且從整體上看，連系梁既多又密，因此可近似地將有限多的連系梁看成是沿豎向無限密布的延續(xù)柵片。延續(xù)柵片在層高范圍內(nèi)的總抗彎剛度與原構(gòu)造中連系梁的抗彎剛度相等，這樣就可將連系梁的內(nèi)力用沿豎向分布的延續(xù)函數(shù)來表達(dá)。求得延續(xù)柵片中的內(nèi)力后，再經(jīng)過積分換算成實(shí)踐構(gòu)造連系梁中的內(nèi)力，并進(jìn)而求得墻肢中的其他內(nèi)力。延續(xù)柵片法1、根本假定1假定樓屋蓋在其本身平面內(nèi)的剛度為無限大；2連梁的延續(xù)化假定：將僅在樓層標(biāo)高處才有的有限銜接點(diǎn)看成在整個(gè)構(gòu)造高度上延續(xù)分布的無限個(gè)延續(xù)點(diǎn)。如圖14-21b。3假定兩個(gè)墻肢在同一標(biāo)高處的程度位移和轉(zhuǎn)角都是相等的；4假定連梁的反彎點(diǎn)位于跨中；5假定層高、墻肢的慣性矩

42、及其截面積、連系梁的截面慣性矩與其截面積等參數(shù)，沿剪力墻高度方向均為常數(shù)。2、建立微分方程 將延續(xù)化后的延續(xù)梁在跨中切開圖14-21c，由于假定跨中為反彎點(diǎn)，故切開后在截面上只需剪力集度。沿連系梁切口處，在外荷載和切口處剪力的共同作用下，沿未知力方向上的豎向相對(duì)位移應(yīng)為零。此豎向相對(duì)位移由圖14-22所示三部分組成。1由墻肢彎曲變形所引起的豎向相對(duì)位移12由墻肢的軸向變形所引起的豎向相對(duì)位移211az HzdzdzAAE0212111？！3由連梁的彎曲和剪切變形所引起的豎向相對(duì)位移3彎曲變形產(chǎn)生的相對(duì)位移剪切變形產(chǎn)生的相對(duì)位移為連梁的計(jì)算跨度因此令 為計(jì)及剪切變形影響后的連梁折算慣性矩，即03

43、312bMEIhlbVGAhl32bnhll2003033331211212lGAEIEIhlGAhlEIhlbbbbbVMbI200200301121lAIIlGAEIIIbbbbbbb那么有bEIhl1233 根據(jù)連梁切口處的變形協(xié)調(diào)條件，并對(duì)z兩次微分，再引入外荷載所引起的內(nèi)力與1的關(guān)系式并對(duì)z微分一次，并代入各種典型荷載下彎矩的表達(dá)式，經(jīng)推導(dǎo)得到雙肢墻受側(cè)向荷載作用的根本微分方程式： 0221022221022122 111VHVHzaHVHzaHzHz均布荷載倒三角形荷載頂點(diǎn)集中荷載其中3、微分方程的解212132221221221266AAAaAslaIDshaDHIIhDHb 1

44、211121122chshthchshchchchshchch均布荷載倒三角形荷載頂點(diǎn)集中荷載其中：由此可求出未知力剪力4、內(nèi)力計(jì)算 由上述兩式可求得在恣意高度處的()值、延續(xù)柵片切口處的分布剪力()，這樣，便可求得延續(xù)柵片對(duì)墻肢的約束彎矩為J層連梁的剪力J層連梁的端部彎矩J層墻肢的軸力Hz 22101Va 2210Vm hVbj20lVMbjbj2 , 1iVNnjkbkijJ層墻肢的彎矩 J層墻肢的剪力，可近似地把總剪力按兩端無轉(zhuǎn)動(dòng)的桿、思索彎曲和剪切變形后的折算慣性矩進(jìn)展分配求得 這里圖14-23是雙肢墻的內(nèi)力分析圖。jjjjMIIIMMIIIM21222111 njkbkpjHzpjj

45、aVMdaMM pjjpjjVIIIVVIIIV21222111) 2 , 1(1212ihGAEIIIiiii5、程度位移計(jì)算 剪力墻的總側(cè)向位移由兩部分組成：一部分是由于墻肢彎曲變形所引起的程度位移；另一部分是由于墻肢剪切變形所引起的側(cè)向位移。各種荷載作用下剪力墻的總側(cè)向位移：當(dāng)為均布荷載時(shí)2464112212131212233422122021222130chshshchchIIEHVIIEHVy當(dāng)為倒三角形荷載時(shí) 36061216121212012133210522223252221302215322130AAGHVchchchshshIIEHVIIEHVy當(dāng)為頂點(diǎn)集中荷載時(shí)取=1即可

46、得頂點(diǎn)的程度位移。從而可得雙肢墻的等效抗彎剛度為：對(duì)于均布荷載210322333221213032213011216111312AAGHVthchthshIIEHVIIEHVy21221221222231214112181AAGHIIEchshchIIEEIe212212213222121114023211601AAGHIIEchshchshIIEEIe對(duì)于倒三角形荷載對(duì)于頂點(diǎn)集中荷載212213222121331111AAGHIIEthIIEEIe這樣頂點(diǎn)程度位移計(jì)算公式同整截面剪力墻。壁式框架的計(jì)算問題1：壁式框架與框架構(gòu)造有何不同？問題2：壁式框架與框架構(gòu)造在計(jì)算內(nèi)力時(shí)都用 D值法，有什

47、么聯(lián)絡(luò)和不同？14.4.5 壁式框架的內(nèi)力與程度位移計(jì)算 當(dāng)洞口上下梁的剛度大于洞口邊墻的剛度時(shí)，墻的受力特性接近于框架稱為壁式框架。 與普通框架不同的是： 在墻肢與連梁的交結(jié)區(qū)有剛域存在，并要思索框架梁剪切變形的影響。 壁式框架的計(jì)算可用D值法的有關(guān)公式，但必需進(jìn)展相應(yīng)的修正。 1、剛臂長度的取值 壁式框架的計(jì)算簡圖，見圖14-24a、b，取墻肢和連梁的截面形心線作為梁柱的軸線。剛域的影響以剛度無限大的剛臂思索。剛臂的長度取值，見圖14-24c。對(duì)于梁 對(duì)于柱假設(shè)計(jì)算所得的剛臂長度為負(fù)值，那么取為零。2、帶剛臂桿件的轉(zhuǎn)角位移方程如圖14-25所示，設(shè)有桿1-2，總長為 ，兩端有剛域長 和 。

48、當(dāng)1、2兩端各有一個(gè)單位轉(zhuǎn)角時(shí)，1、2兩點(diǎn)除有單位轉(zhuǎn)角外，還有線位移 和 ，1、2兩點(diǎn)的總剪切位移為 。該剪切位移所產(chǎn)生的桿端彎矩為441211bbbbhadhad442211ccccbcdbcdlalblalblblal blallEIGAlEIblallEImm2 2 02 0 1 2 2 1612116式中 ，是思索剪切變形影響后的等效剛度。當(dāng)不思索剪切變形時(shí)， 。由于單位桿端轉(zhuǎn)角所產(chǎn)生的桿端彎矩為因此，在不帶剛臂部分1-2的桿端總彎矩為1、2處的剪力為2 00121GAlEIEIEI0EIEI2 00 1 2 2 1612116lEIGAlEIlEImmlbaEIllblalEImm2

49、2 1 2 2 11161623 1 2 2 11112lbaEIVViclbabaEIblVmmcilbabaEIalVmm3 1 2 1 2213 2 1 2 11261166116以剛臂為脫離體，根據(jù)平衡條件，得1、2處的桿端內(nèi)力為因此式中2122112ccimmm331111babacbabac假設(shè)再令 ，那么 。3、帶剛臂框架柱的抗側(cè)剛度D式中值的計(jì)算公式見表14-8。i cKciK2112 ，212112126,6KmKmcicchD21224、帶剛臂框架柱的反彎點(diǎn)高度hyyysyayh3210如圖14-26，a為柱下端剛臂長度與柱高之比；s為無剛臂部分柱長與總高度之比。式中其他符

50、號(hào)的含義見第十三章，其值可查附錄10。查表時(shí)， 或 壁式框架的層剪力在各柱之間的分配、柱端彎矩的計(jì)算、梁內(nèi)力的計(jì)算及框架側(cè)移的計(jì)算均與普通框架一樣。443322114433221122icicicicIiicicicicsKc22114433icicicicI剪力墻構(gòu)造分類問題1：剪力墻為什么要分類？都有那些類別？問題2：剪力墻類型的判別方法?問題3：Z墻肢慣性矩比值與整體系數(shù) 哪個(gè)更重要，為什么？14.4.6 剪力墻構(gòu)造的分類 剪力墻與壁式框架的區(qū)別以及剪力墻的分類都應(yīng)以它們在程度荷載作用下的受力性能為根據(jù)。反映受力性能的主要目的有兩個(gè)：墻肢的肢強(qiáng)系數(shù)和剪力墻的整體性系數(shù)。1、剪力墻的肢強(qiáng)系

51、數(shù) 現(xiàn)以圖14-27所示的對(duì)稱矩形截面雙肢剪力墻在洞口處的程度截面來闡明。IIn為一切墻肢截面對(duì)組合截面形心的面積矩之和。組合截面的慣性矩211jijijirAI 整個(gè)截面是由墻肢截面與洞口組成的，稱為組合截面。O、O1、O2分別是組合截面的形心及墻肢1、2的截面形心， 是組合截面的慣性矩， 。其中 為一切墻肢截面慣性矩 之和， 為一切墻肢截面對(duì)組合截面形心O的面積矩 ，那么jnIIIIjIjiInI2jijirA當(dāng)組合截面高度一定時(shí)，洞寬大，墻肢截面高且小，墻肢弱，值大；相反，小，洞寬小，墻肢強(qiáng)。 愈小，墻肢愈強(qiáng)。2、剪力墻的整體性系數(shù) 在剪力墻中取某一層的連梁如圖14-28所示，由前知帶剛

52、域桿件在思索剪切變形影響后，當(dāng)梁兩端各有一單位轉(zhuǎn)角虛位移時(shí)，連梁兩端的約束彎矩為21211220032bnbbbbbrlbhlllGAEIIIlaEIMMM上式中的Mb實(shí)踐上代表了連系梁的轉(zhuǎn)角剛度。假設(shè)剪力墻共有m列洞口，其層高和總高分別為h、H，那么一切連梁的轉(zhuǎn)角剛度的總和為 另外，設(shè)剪力墻中某墻肢的截面慣性矩為 ，那么當(dāng)該墻肢頂部有圖14-29所示的單位轉(zhuǎn)角虛位移=1時(shí)，該墻肢頂部需施加的彎矩為上式中的Mc實(shí)踐上代表了墻肢的抗彎線剛度。令2為連梁總的轉(zhuǎn)角剛度與墻肢總的抗彎線剛度之比值，即jImjjjbjmjblaIhEHhHM132112HEIMjcmjjjbjmjjmjjmjjjbjla

53、IIhIHElaIhEH132111113221212得式中， 為思索墻肢軸向變形的影響系數(shù)。對(duì)于多墻肢，近似可?。?4肢時(shí)為0.8，57肢時(shí)為0.85，8肢以上時(shí)為0.9；對(duì)于雙墻肢，可取 ，這里， 為整個(gè)剪力墻截面對(duì)組合截面形心的慣性矩。IIII/21I 整體性系數(shù)是反映剪力墻內(nèi)力分布特性的重要參數(shù)。大，連梁對(duì)墻肢的約束彎矩大，故整體性大，部分彎矩小。3、剪力墻與壁式框架以及剪力墻分類的判別條件1整截面剪力墻滿足以下兩點(diǎn)：1)洞口面積小于整個(gè)墻面立面面積的15%；2洞口之間的間隔及洞口至墻邊的間隔均大于洞口的長邊尺寸。2整體小開口剪力墻當(dāng) ，且 時(shí)，為整體小開口剪力墻。3聯(lián)肢剪力墻當(dāng) ，但

54、 時(shí)，為聯(lián)肢剪力墻。 10 104壁式框架當(dāng) ，但 時(shí)，為壁式框架。 這里稱為肢強(qiáng)系數(shù)的限值，與荷載方式，整體性系數(shù)，層數(shù)等因數(shù)有關(guān)，見表14-9。 正截面剪力墻和整體小開口墻的受力性能與懸臂柱類似，沒有反彎點(diǎn)，其程度位移曲線為彎曲型，他們的側(cè)向剛度很大，但延性差些。 聯(lián)肢剪力墻在大多數(shù)樓層中是沒有反彎點(diǎn)的，其程度位移曲線是彎曲型或彎剪型，抗側(cè)才干比框架大，延性還可以，但比框架的延性差。 壁式框架是一種墻壁式的扁框架，屬于框架范疇，其框架柱在大多數(shù)樓層中是有反彎點(diǎn)的，程度位移曲線為剪切型，抗側(cè)才干不大，延性較好。 10和是剪力墻的兩個(gè)重要參數(shù)，其中比更重要。是衡量墻肢強(qiáng)弱的要素，而是衡量墻肢間

55、聯(lián)絡(luò)強(qiáng)弱的要素。14.4.7 剪力墻截面設(shè)計(jì) 墻肢作為偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件分別進(jìn)展正截面及斜截面承載力計(jì)算。連梁可按受彎構(gòu)件計(jì)算。此外，對(duì)處于小偏心受壓形狀的墻肢，還應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算其墻體平面外的穩(wěn)定性。當(dāng)受集中荷載作用時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算其部分受壓承載力。 在地震區(qū)，剪力墻除了必需保證有足夠的承載力外，還應(yīng)保證有足夠的延性，以提高整個(gè)構(gòu)造的耗能才干，改善構(gòu)造的抗震性能。 在剪力墻墻肢截面設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)縱橫向剪力墻連成整體共同任務(wù)時(shí)，可將縱橫或橫墻的一部分作為橫墻或縱墻的翼緣予以思索，翼緣寬度可按表14-7取用。1、墻肢正截面承載力計(jì)算 1大、小偏心受壓的判別 同偏心受壓柱 2大偏心受壓 矩形截面墻

56、肢的截面計(jì)算簡圖如圖14-30所示。 假設(shè)思索墻肢截面內(nèi)為對(duì)稱配筋， ，其承載力計(jì)算公式為 在實(shí)踐工程中，近似取附加偏心距為零，并按構(gòu)造先確定墻肢內(nèi)分布鋼筋 。那么墻肢內(nèi)豎向分布鋼筋的配筋率為ssAA swwwswywswsywwcuwwswywwcuaheehxhAfahAfxhxbfeNhxhAfxbfN225 . 125 . 10020001001swA0wwswswhbA那么墻肢截面受壓區(qū)有效高度 及端部配筋量 可由上式導(dǎo)得。xswA 當(dāng)墻肢截面為T形或工字形時(shí)，可參照T形及工字形截面柱的計(jì)算方法進(jìn)展計(jì)算，當(dāng)然同樣可按上述原那么思索分布鋼筋的作用。3小偏心受壓 截面全部受壓或大部分受壓

57、。在壓應(yīng)力較大一側(cè)混凝土到達(dá)極限抗壓強(qiáng)度，端部鋼筋及分布鋼筋均到達(dá)抗壓屈服強(qiáng)度；在離軸向力較遠(yuǎn)的一側(cè)，端部鋼筋及分布鋼筋或?yàn)槭芾?，或?yàn)槭軌?，但均未屈服。因此，小偏心受壓時(shí)，墻肢內(nèi)分布筋的作用均不予思索。這樣，墻肢小偏心受壓極限形狀時(shí)的截面應(yīng)力分布與小偏心受壓柱完全一樣圖14-31。其根本方程為ybsswswsywwcusssywcufaheeahAfxhxbfeNAAfxbfN110001122 計(jì)算方法同小偏心受壓柱，墻肢內(nèi)豎向分布鋼筋按構(gòu)造要求設(shè)置。4大偏心受拉剪力墻普通不能夠也不允許發(fā)生小偏心受拉破壞。條件 對(duì)稱配筋，并忽略受壓區(qū)邊緣為 范圍內(nèi)一切分布筋的作用，計(jì)算簡圖如圖14-32所示

58、。那么承載力計(jì)算的根本公式為sahNMe20 x5 . 1swwwswywswyswwcuwcwwswywuaheehxhAfahfAxhxbfeNxbfhxhAfN225 . 125 . 10020001100 假設(shè)知墻肢內(nèi)豎向分布鋼筋的配筋率，那么可解得受壓區(qū)高度及端部鋼筋面積。2、墻肢斜截面承載力計(jì)算 剪力墻斜截面受剪破壞的主要形狀有受拉破壞、受壓破壞和剪壓破壞。前兩種破壞比剪壓破壞更顯得脆性，應(yīng)予防止；前兩種破壞由構(gòu)造來防止，剪壓破壞經(jīng)過斜截面受剪承載力計(jì)算來防止。1偏心受壓時(shí)式中00,13. 05 . 05 . 01wshyhwwwtuwhsAfAANhbfV算。處的彎矩值和剪力值計(jì)

59、應(yīng)按距離墻底時(shí)，與墻底之間距離小于值；當(dāng)計(jì)算截面相應(yīng)的墻肢內(nèi)彎矩設(shè)計(jì)為與剪力設(shè)計(jì)值；此處，時(shí)，取，當(dāng)時(shí)，取當(dāng)計(jì)算截面處的剪跨比，；水平向分布鋼筋的間距部截面面積；的水平向分布鋼筋的全配置在同一水平截面內(nèi)的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；墻肢內(nèi)水平向分布鋼筋時(shí)，取相應(yīng)的壓力設(shè)計(jì)值；當(dāng)與剪力設(shè)計(jì)值，則腹板面積，對(duì)矩形截面形截面的全截面面積和形或、度；墻肢截面腹板和有效高、2/h2/hVM5 . 1;hVM-S A f ;hb0.2fNhb0.2fNVN ;AATIAAhw0w0www0wwshyhwwcwwcwwww0wb時(shí)，不大于當(dāng)剪力設(shè)計(jì)值A(chǔ)A13N.0hb0.5f0.51Vww0wt可不進(jìn)

60、展斜截面承載力計(jì)算，只需按構(gòu)造要求配置程度分布鋼筋。2偏心受拉時(shí)3、墻肢平面外承載力驗(yàn)算 如墻肢為小偏心受壓，還要按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算其平面外的承載力。這時(shí)不思索豎向分布鋼筋的作用，而僅思索端部鋼筋，其計(jì)算公式為： 可取層高，b即為bw； 墻肢內(nèi)全部端部鋼筋的截面面積。 00,13. 05 . 05 . 01wshyhwwwtuwhsAfAANhbfV。時(shí)，取等于公式右邊計(jì)算值小于當(dāng)，其余符號(hào)意義同前。相應(yīng)的軸向拉力設(shè)計(jì)值為與剪力設(shè)計(jì)值式中w0shyhw0shyhwhsAfhsAfVN9 .0sywwcuAfhbfN定系數(shù)取用。在求系數(shù)，可按柱的受壓穩(wěn)剪力墻平面外受壓穩(wěn)定式中時(shí)，bl /00ls