高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)講稿4

1、1第第3 3章章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則第第3 3章章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則3.43.4荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)：荷載效應(yīng)：指荷載作用下在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生的內(nèi)力或指荷載作用下在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中產(chǎn)生的內(nèi)力或 變形。變形。高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)有：高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)有：恒載效應(yīng)、活載效應(yīng)、風(fēng)載效恒載效應(yīng)、活載效應(yīng)、風(fēng)載效應(yīng)、地震作用效應(yīng)、溫度作用效應(yīng)、地基不均勻沉降效應(yīng)等。應(yīng)、地震作用效應(yīng)、溫度作用效應(yīng)、地基不均勻沉降效應(yīng)等。 這些效應(yīng)有時或總是同時作用于高層建筑結(jié)構(gòu)上的，這些效應(yīng)有時或總是同時作

2、用于高層建筑結(jié)構(gòu)上的，故結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的總效應(yīng)是各效應(yīng)的故結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的總效應(yīng)是各效應(yīng)的“疊加疊加” 組合組合一、荷載效應(yīng)組合一、荷載效應(yīng)組合2第第3 3章章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則一、荷載效應(yīng)組合一、荷載效應(yīng)組合一般用途的高層建筑荷載效應(yīng)組合分為以下兩種情況：一般用途的高層建筑荷載效應(yīng)組合分為以下兩種情況：無地震作用組合：無地震作用組合：WCQCQCGCSWWWKQQKQQKGG 222111有地震作用組合：有地震作用組合： KWWWvKEvEvhKEhEhEGGEWCECECGCS 3多高層建筑結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)荷載組合表達(dá)式多高層建筑結(jié)構(gòu)承載

3、能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)荷載組合表達(dá)式注：注：1 、僅僅8、9度時的大跨和長懸臂結(jié)構(gòu)及度時的大跨和長懸臂結(jié)構(gòu)及9度抗震結(jié)構(gòu)考慮；度抗震結(jié)構(gòu)考慮； 2 僅僅60m以上的高層結(jié)構(gòu)考慮；以上的高層結(jié)構(gòu)考慮； 3 僅僅60m以上的以上的9度抗震結(jié)構(gòu)和度抗震結(jié)構(gòu)和60m以上以上8、9度時的長懸臂結(jié)構(gòu)考慮。度時的長懸臂結(jié)構(gòu)考慮。backbackback組合組合類別類別多層（多層（8層以下）層以下）高層（高層（8層及其以上）層及其以上）非抗震非抗震抗震結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)非抗震非抗震抗震結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)重力荷載重力荷載 S=CGGk+CQQk 效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時 不利時不利時 一般一般 Q4.0kN/m2時時 重

4、力荷載重力荷載+風(fēng)荷載風(fēng)荷載 S=GCGGk+ (QCQQk +CWWk ) S=GCGGk+QCQQk +WCWWk ) 重力荷載重力荷載+地震作用地震作用 S=GCG+CEhEhkS=GCGGE+CEhEhk +CEvEvk S=GCGGE+CEhEhk S=GCGGE+CEvEvk S=GCGGE+CEhEhk +CEvEvk重力荷載重力荷載+地震作用地震作用+風(fēng)荷載風(fēng)荷載S=GCGGE+EhCEhEhk +EvCEvEvk +WCWWk S=GCGGE+CEhEhk+WCWWk S=GCGGE+CEhEhk+CEvEvk+WCWWk4第第3 3章章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則高

5、層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則二、設(shè)計(jì)要求二、設(shè)計(jì)要求1、極限承載能力的驗(yàn)算、極限承載能力的驗(yàn)算強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算 極限承載能力驗(yàn)算的一般表達(dá)式為極限承載能力驗(yàn)算的一般表達(dá)式為 不考慮地震作用的組合內(nèi)力兩種情況：不考慮地震作用的組合內(nèi)力兩種情況：無地震作用組合：無地震作用組合：RS 0 有地震作用組合：有地震作用組合： REEERS / RE構(gòu)件類構(gòu)件類別別正截面抗彎承載力驗(yàn)算正截面抗彎承載力驗(yàn)算斜截面抗剪及偏拉承載力驗(yàn)斜截面抗剪及偏拉承載力驗(yàn)算算梁梁柱柱剪力墻剪力墻各類構(gòu)件及框架節(jié)點(diǎn)各類構(gòu)件及框架節(jié)點(diǎn)軸壓比軸壓比0.150.15軸壓比軸壓比50.750.750.750.

6、800.800.850.850.850.85RE 5第第3 3章章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則二、設(shè)計(jì)要求二、設(shè)計(jì)要求1、極限承載能力的驗(yàn)算、極限承載能力的驗(yàn)算2、位移限制、位移限制剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算 高層建筑的位移要限制在一定范圍內(nèi)，這是因?yàn)椋焊邔咏ㄖ奈灰埔拗圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)，這是因?yàn)椋哼^大的位移會使人感覺不舒服，影響使用。這一點(diǎn)主要是對風(fēng)過大的位移會使人感覺不舒服，影響使用。這一點(diǎn)主要是對風(fēng)荷載而言的，在地震發(fā)生時，人的舒適感是次要的。荷載而言的，在地震發(fā)生時，人的舒適感是次要的。過大的位移會使填充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電過大的位移會使填

7、充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形。梯軌道變形。過大的位移會使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫甚至損壞。過大的位移會使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫甚至損壞。過大的位移會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，過大的位移會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，- -效應(yīng)顯著。效應(yīng)顯著。高層建筑對位移的限制，實(shí)際上是對抗側(cè)移剛度的要求。衡量標(biāo)高層建筑對位移的限制，實(shí)際上是對抗側(cè)移剛度的要求。衡量標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和層間位移，準(zhǔn)是結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和層間位移，高層規(guī)程高層規(guī)程給出了有關(guān)位移的給出了有關(guān)位移的限制。限制。6第第3 3章章 高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則高層建筑結(jié)構(gòu)荷載作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則二、設(shè)計(jì)要求二、設(shè)計(jì)要求1、極限承載能力的驗(yàn)算、極限承

8、載能力的驗(yàn)算2、位移限制、位移限制3、大震下的變形驗(yàn)算、大震下的變形驗(yàn)算 按照我國按照我國建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范提出的提出的“三水準(zhǔn)三水準(zhǔn)”（小震不（小震不壞、中震可修、大震不倒）及壞、中震可修、大震不倒）及“兩階段兩階段”（彈性階段、彈塑性階（彈性階段、彈塑性階段）的設(shè)計(jì)原則，遇到下列情況時，必須進(jìn)行罕遇地震作用下的段）的設(shè)計(jì)原則，遇到下列情況時，必須進(jìn)行罕遇地震作用下的變形驗(yàn)算：變形驗(yàn)算：79度設(shè)防的、樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)度設(shè)防的、樓層屈服強(qiáng)度系數(shù) 小于小于0.5的框架結(jié)構(gòu)；的框架結(jié)構(gòu)；79度設(shè)防的、高度較大且沿高度結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布很不度設(shè)防的、高度較大且沿高度結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分

9、布很不均勻的高層建筑；均勻的高層建筑；特別重要的建筑。特別重要的建筑。 其中，樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)按下式計(jì)算其中，樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)按下式計(jì)算= y eayVV=y 7層高層高薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算 目的：防止倒塌或嚴(yán)重破壞目的：防止倒塌或嚴(yán)重破壞 范圍：范圍： 薄弱層彈塑性變形計(jì)算方法薄弱層彈塑性變形計(jì)算方法 薄弱層位置的確定：薄弱層位置的確定： 表達(dá)式：表達(dá)式： hupp彈塑性層間位移彈塑性層間位移彈塑性層間位移角限值彈塑性層間位移角限值8第第4章章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第第4 4章章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 反彎點(diǎn)法的計(jì)算理論及適用范圍；反彎點(diǎn)法的計(jì)

10、算理論及適用范圍； D值法的基本假定和影響反彎點(diǎn)的因素；值法的基本假定和影響反彎點(diǎn)的因素； 框架側(cè)移的特點(diǎn)及計(jì)算方法；框架側(cè)移的特點(diǎn)及計(jì)算方法； 框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 框架的內(nèi)力和位移的計(jì)算方法；框架的內(nèi)力和位移的計(jì)算方法； 框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)?？蚣芰骸⒅?、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。計(jì)劃學(xué)時：計(jì)劃學(xué)時：5學(xué)時學(xué)時 9高層建筑結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算原則與一般規(guī)定計(jì)算原則與一般規(guī)定（補(bǔ)充）（補(bǔ)充）n 一、計(jì)算基本假定一、計(jì)算基本假定n 二、水平力作用方向二、水平力作用方向n 三、分析方法三、分析方法10一、計(jì)算基本假定一、計(jì)算基本假定l彈性與彈塑性假定彈性與彈塑

11、性假定l平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)l樓板平面內(nèi)無窮剛性假定與協(xié)同計(jì)算樓板平面內(nèi)無窮剛性假定與協(xié)同計(jì)算l構(gòu)件剛度與變形構(gòu)件剛度與變形backbackback111. 彈性與彈塑性假定彈性與彈塑性假定彈性假定彈性假定豎向荷載、風(fēng)荷載及多遇地震作用下豎向荷載、風(fēng)荷載及多遇地震作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算的內(nèi)力和位移計(jì)算彈塑性假定彈塑性假定罕遇地震作用下的位移驗(yàn)算罕遇地震作用下的位移驗(yàn)算塑性內(nèi)力重分布塑性內(nèi)力重分布backbackback12塑性內(nèi)力重分布塑性內(nèi)力重分布 考慮原因考慮原因彈性內(nèi)力與實(shí)際不符（構(gòu)件內(nèi)力與剛度有關(guān)，開裂后則產(chǎn)生重彈性內(nèi)力與實(shí)際不符（構(gòu)件內(nèi)力與剛度有關(guān)，開裂后則產(chǎn)

12、生重分布）；分布）；有意識地減少或增大某些部位配筋，以利于合理破壞機(jī)構(gòu)和施有意識地減少或增大某些部位配筋，以利于合理破壞機(jī)構(gòu)和施工工 考慮方法考慮方法內(nèi)力調(diào)幅（調(diào)整）內(nèi)力調(diào)幅（調(diào)整）彈性計(jì)算內(nèi)力乘以系數(shù)彈性計(jì)算內(nèi)力乘以系數(shù) 框架梁（連續(xù)梁）在豎向荷載下的調(diào)幅框架梁（連續(xù)梁）在豎向荷載下的調(diào)幅（0.8、0.9） 框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)中框架的內(nèi)力調(diào)整 聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅彈性內(nèi)力計(jì)算時降低構(gòu)件剛度彈性內(nèi)力計(jì)算時降低構(gòu)件剛度 框架框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻間的連系梁的調(diào)幅剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻間的連系梁的調(diào)幅 聯(lián)肢剪力墻中連梁的調(diào)幅聯(lián)肢剪力墻中

13、連梁的調(diào)幅backbackback132. 平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)假定與空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)假定平面結(jié)構(gòu)假定A結(jié)構(gòu)面外剛度為零（二維，每個節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)面外剛度為零（二維，每個節(jié)點(diǎn)3自由度）自由度）平面框架、剪力墻平面框架、剪力墻空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面外有相互傳力關(guān)系（三維，每個節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)面外有相互傳力關(guān)系（三維，每個節(jié)點(diǎn)6自由度）自由度）框筒角柱、空間框架、空間桁架框筒角柱、空間框架、空間桁架backbackback143. 樓板平面內(nèi)無窮剛性假定與協(xié)同計(jì)算樓板平面內(nèi)無窮剛性假定與協(xié)同計(jì)算樓板平面內(nèi)無窮剛性假定樓板平面內(nèi)無窮剛性假定B多數(shù)情況下，樓板平面內(nèi)無窮剛性多數(shù)情況下，樓板平面內(nèi)無窮剛性

14、水平位移協(xié)調(diào)（豎向位移獨(dú)立）水平位移協(xié)調(diào)（豎向位移獨(dú)立） A+B：不考慮扭轉(zhuǎn)不考慮扭轉(zhuǎn)平面協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元不參加工作）平面協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元不參加工作）考慮扭轉(zhuǎn)考慮扭轉(zhuǎn)空間協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元參加抵抗扭矩）空間協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元參加抵抗扭矩） 樓板滿足一定要求樓板滿足一定要求樓板不滿足要求，樓板有變形樓板不滿足要求，樓板有變形 樓板有限剛性計(jì)算樓板有限剛性計(jì)算 樓板剛性計(jì)算，適當(dāng)調(diào)整內(nèi)力樓板剛性計(jì)算，適當(dāng)調(diào)整內(nèi)力 空間計(jì)算空間計(jì)算空間計(jì)算空間計(jì)算backbackback154. 構(gòu)件剛度與變形構(gòu)件剛度與變形構(gòu)件剛度構(gòu)件剛度彈性剛度彈性剛度構(gòu)件變形構(gòu)件變形

15、構(gòu)件的變形與剛度構(gòu)件的變形與剛度軸向軸向EA彎曲彎曲EI剪切剪切GA構(gòu)件變形的考慮構(gòu)件變形的考慮忽略梁的軸向變形忽略梁的軸向變形高度高度50m及及H/B4：考慮柱、墻的軸向變形：考慮柱、墻的軸向變形長細(xì)比長細(xì)比4：忽略剪切變形：忽略剪切變形backbackback16二、二、 水平力作用方向水平力作用方向 只考慮兩個正交（主軸）方向的水平力，只考慮兩個正交（主軸）方向的水平力，各方向水平力全部由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承各方向水平力全部由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)擔(dān) 新修訂：某些結(jié)構(gòu)須考慮兩個正交（主軸）新修訂：某些結(jié)構(gòu)須考慮兩個正交（主軸）方向的水平力同時作用方向的水平力同時作用backbackback1

16、7三、三、 分析方法分析方法 簡化方法簡化方法 平面結(jié)構(gòu)協(xié)同分析：簡化的手算法（平面結(jié)構(gòu)協(xié)同分析：簡化的手算法（D值法）值法） 程序方法程序方法 桿件有限元方法桿件有限元方法 空間協(xié)同分析方法空間協(xié)同分析方法 廣泛用于框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)等由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成、廣泛用于框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)等由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成、布置較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置較為規(guī)則的結(jié)構(gòu) 三維桿件三維桿件薄壁桿件空間分析方法薄壁桿件空間分析方法 應(yīng)用廣泛，特別是平面不規(guī)則、體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，特別是平面不規(guī)則、體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 有限元有限元（梁元和殼元等）（梁元和殼元等）或有限條方法或有限條方法backbackback184.

17、 4. 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置計(jì)算模型計(jì)算模型計(jì)算模型荷載分析荷載分析荷載分析內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)構(gòu)造要求構(gòu)造要求構(gòu)造要求變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算19第第4章章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第第4 4章章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 4.1 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖 框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖，就是框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖，就是結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)中討論的中討論的剛架，因而其內(nèi)力計(jì)算方法大家都比較熟悉。因此，常用剛架，因而其內(nèi)力計(jì)算方法大家都比較熟悉。因此，常用的計(jì)算模型有：的計(jì)算模型有： 空間模型空間模型 平面模型平面模型20一、計(jì)算模型的確定

18、一、計(jì)算模型的確定u空間模型空間模型u平面模型：平面模型：結(jié)構(gòu)面外剛度為零（二維，每個節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)面外剛度為零（二維，每個節(jié)點(diǎn)3自由度自由度) ) 樓板平面內(nèi)無窮剛性樓板平面內(nèi)無窮剛性 水平位移協(xié)調(diào)（豎向位移獨(dú)立）水平位移協(xié)調(diào)（豎向位移獨(dú)立） A+B：不考慮扭轉(zhuǎn)不考慮扭轉(zhuǎn)平面協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元不參加工作）平面協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元不參加工作）考慮扭轉(zhuǎn)考慮扭轉(zhuǎn)空間協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元參加抵抗扭矩）空間協(xié)同計(jì)算（正交方向抗側(cè)力單元參加抵抗扭矩） 計(jì)算單元的確定：計(jì)算單元的確定： P50 節(jié)點(diǎn)處理節(jié)點(diǎn)處理: P51 剛節(jié)點(diǎn)剛節(jié)點(diǎn) 計(jì)算跨度計(jì)算跨度: P51 層高層高: P51 抗

19、彎剛度抗彎剛度: P51backbackback21Wk二、荷載分析二、荷載分析 豎向荷載豎向荷載 恒載恒載Gk 可變荷載（活載）可變荷載（活載） Qk 考慮負(fù)荷面積的折減問題考慮負(fù)荷面積的折減問題 最不利布置最不利布置 水平荷載水平荷載 風(fēng)載風(fēng)載Wk 地震作用（偶然作用）地震作用（偶然作用） EkbackbackbackGkQkQkEk22 豎向荷載作用下的內(nèi)力分析方法豎向荷載作用下的內(nèi)力分析方法 水平荷載作用下的內(nèi)力分析方法水平荷載作用下的內(nèi)力分析方法backbackback三、平面框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的三、平面框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的 簡化計(jì)算方法簡化計(jì)算方法234.2 4.2 平面框架豎向荷

20、載作用下的內(nèi)力分析方法平面框架豎向荷載作用下的內(nèi)力分析方法 基本假定基本假定 無側(cè)移框架無側(cè)移框架 相鄰層彎矩分配相鄰層彎矩分配 方法方法 兩點(diǎn)修正兩點(diǎn)修正 柱剛度（柱剛度（1.0;0.9） 彎矩傳遞系數(shù)彎矩傳遞系數(shù)（1/2;1/3） 步驟步驟backbackback分層法梁固端彎矩梁固端彎矩節(jié)點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)分配彎矩傳遞彎矩傳遞彎矩疊加彎矩疊加節(jié)點(diǎn)平衡節(jié)點(diǎn)平衡構(gòu)件平衡構(gòu)件平衡梁柱剪力梁柱剪力節(jié)點(diǎn)平衡柱軸力節(jié)點(diǎn)平衡柱軸力244.3 4.3 平面框架水平荷載作用下的內(nèi)力分析方法平面框架水平荷載作用下的內(nèi)力分析方法 定性分析定性分析backbackback 反彎點(diǎn)法反彎點(diǎn)法 修正反彎點(diǎn)法修正反彎點(diǎn)法D值

21、法值法251. 反彎點(diǎn)法反彎點(diǎn)法 基本假定基本假定 梁柱線剛度比無窮大梁柱線剛度比無窮大(=3) 不考慮梁軸向變形，同層柱頂位移相等不考慮梁軸向變形，同層柱頂位移相等 柱上下端轉(zhuǎn)角相等柱上下端轉(zhuǎn)角相等(底層除外底層除外) 中間層：反彎點(diǎn)居中中間層：反彎點(diǎn)居中 底底 層：反彎點(diǎn)層：反彎點(diǎn)2/3h 梁端彎矩由節(jié)點(diǎn)平衡確定且按剛度分配梁端彎矩由節(jié)點(diǎn)平衡確定且按剛度分配backbackback 方法及步驟方法及步驟水平力平衡水平力平衡剛度分配柱剪力剛度分配柱剪力柱平衡求柱端彎矩柱平衡求柱端彎矩節(jié)點(diǎn)平衡求梁端彎矩節(jié)點(diǎn)平衡求梁端彎矩節(jié)點(diǎn)平衡柱軸力節(jié)點(diǎn)平衡柱軸力梁平衡求梁剪力梁平衡求梁剪力 例子例子Vi1

22、Vi2 Vi3u=1K=12i/h2Sum(Fi-n)=Sum(Vij)Vi1/Ki1=Vi2/Ki2 =Vij=Sum(Fi-n) Kij / Sum(Kij)262. 修正反彎點(diǎn)法修正反彎點(diǎn)法D值法值法 D值值backbackback 反彎點(diǎn)高度反彎點(diǎn)高度212hiKD3210yyyyy與梁柱剛度比有關(guān)的系數(shù)與梁柱剛度比有關(guān)的系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度（梁柱線剛標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度（梁柱線剛度比、總層數(shù)、層次、側(cè)度比、總層數(shù)、層次、側(cè)向荷載形式）向荷載形式）上、下層梁柱線剛度不同時上、下層梁柱線剛度不同時的反彎點(diǎn)高度修正值的反彎點(diǎn)高度修正值上層層高與本層不同時的反上層層高與本層不同時的反彎點(diǎn)高度修正值彎

23、點(diǎn)高度修正值下層層高與本層不同時的反下層層高與本層不同時的反彎點(diǎn)高度修正值彎點(diǎn)高度修正值274.4 4.4 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)backbackback 設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)表達(dá)式 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合 組合前豎向荷載調(diào)幅組合前豎向荷載調(diào)幅 RERSRS /抗抗震震非非抗抗震震0 內(nèi)力組合內(nèi)力組合 控制截面控制截面 P59 : 框架梁：左、中、右三個截面框架梁：左、中、右三個截面 框架柱：頂、底兩個截面框架柱：頂、底兩個截面 最不利內(nèi)力組合最不利內(nèi)力組合 截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì) 柱計(jì)算高度柱計(jì)算高度 控制內(nèi)力確定控制內(nèi)力確定 內(nèi)力調(diào)整（抗震框架）內(nèi)力調(diào)整（抗震框架） 節(jié)點(diǎn)抗剪驗(yàn)算（

24、約束梁問題）節(jié)點(diǎn)抗剪驗(yàn)算（約束梁問題）保證框架的延性，即延保證框架的延性，即延性框架設(shè)計(jì)性框架設(shè)計(jì)28 若柱端不斷地出現(xiàn)塑性若柱端不斷地出現(xiàn)塑性鉸，當(dāng)某一層的所有柱的頂鉸，當(dāng)某一層的所有柱的頂端和底端全部出現(xiàn)塑性鉸后，端和底端全部出現(xiàn)塑性鉸后，結(jié)構(gòu)將成為結(jié)構(gòu)將成為機(jī)動體系機(jī)動體系。故一。故一般地，當(dāng)遭遇大震作用時，般地，當(dāng)遭遇大震作用時，可允許梁端出現(xiàn)塑性鉸，柱可允許梁端出現(xiàn)塑性鉸，柱端不能出現(xiàn)塑性鉸，即人為端不能出現(xiàn)塑性鉸，即人為加大（或調(diào)整）加大（或調(diào)整）柱端彎矩，柱端彎矩，使梁端率先達(dá)到屈服，出現(xiàn)使梁端率先達(dá)到屈服，出現(xiàn)塑性鉸。塑性鉸。backbackback強(qiáng)柱弱梁：強(qiáng)柱弱梁：29抗震

25、框架構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整抗震框架構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整backbackback強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)柱弱梁梁梁柱柱彎彎剪剪彎彎剪剪 強(qiáng)強(qiáng)剪剪弱弱彎彎1.4/1.2/1.11.3/1.2/1.1底層調(diào)整底層調(diào)整1.5/1.25/1.15角柱調(diào)整角柱調(diào)整1.3剪剪1.35/1.21.4/1.2/1.1強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件弱構(gòu)件節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)304.5 4.5 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求backbackback一、延性問題一、延性問題 截面延性截面延性 構(gòu)件延性構(gòu)件延性 結(jié)構(gòu)延性結(jié)構(gòu)延性 cucuucyyyxxh/ 0二、提高構(gòu)件延性二、提高構(gòu)件延性 梁：與截面延性有關(guān)梁：與截面延性有關(guān))()(sscmyffhx 01 與構(gòu)件延性

26、有關(guān)與構(gòu)件延性有關(guān)(2)剪壓比、剪壓比、(3)跨高比、跨高比、(4)配箍率配箍率 柱：柱：剪跨比、軸壓比、縱筋配筋率、配箍率剪跨比、軸壓比、縱筋配筋率、配箍率 節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)：軸壓比、梁筋粘結(jié)、配箍率軸壓比、梁筋粘結(jié)、配箍率314.5 4.5 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求backbackback三、框架梁的構(gòu)造要求三、框架梁的構(gòu)造要求 材料強(qiáng)度：材料強(qiáng)度：C20C40，HRB335/HRB400/RRB400 截面尺寸：一般截面尺寸：一般1/81/12，扁梁，扁梁1/15 1/18 縱向鋼筋縱向鋼筋 配筋率：小于或等于配筋率：小于或等于2.5 受壓鋼筋受壓鋼筋 拉通鋼筋：一級框架：拉通鋼筋：一

27、級框架：214，大于，大于1/4 AS 箍筋箍筋: 0.26,0.28, 0.30ft/fyv 直徑直徑 間距間距324.5 4.5 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求backbackback四、框架柱的構(gòu)造要求四、框架柱的構(gòu)造要求 材料強(qiáng)度：材料強(qiáng)度：C20C60，HRB335/HRB400/RRB400 截面尺寸：滿足軸壓比的要求截面尺寸：滿足軸壓比的要求 縱向鋼筋縱向鋼筋 配筋率：大于配筋率：大于0.6，小于或等于，小于或等于5.0 直徑直徑 間距間距 箍筋箍筋: 體積配箍率體積配箍率 直徑直徑 間距間距軸壓比N/(AC/Fc)334.5 4.5 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求backb

28、ackback五、縱向鋼筋的截?cái)嗪瓦B接五、縱向鋼筋的截?cái)嗪瓦B接P74、7534第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第第5 5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 剪力墻類別的劃分；剪力墻類別的劃分； 各類剪力墻受力特點(diǎn)；各類剪力墻受力特點(diǎn)； 各類剪力墻的內(nèi)力和位移的計(jì)算方法各類剪力墻的內(nèi)力和位移的計(jì)算方法; 剪力墻的截面設(shè)計(jì)。剪力墻的截面設(shè)計(jì)。本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：各類剪力墻受力特點(diǎn)；各類剪力墻受力特點(diǎn)； 剪力墻類別的劃分；剪力墻類別的劃分； 剪力墻的截面設(shè)計(jì)。剪力墻的截面設(shè)計(jì)。計(jì)劃學(xué)時：計(jì)劃學(xué)時：8學(xué)時學(xué)時 35第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 5.

29、1 剪力墻的類別和受力特點(diǎn)剪力墻的類別和受力特點(diǎn)一、剪力墻的類別一、剪力墻的類別 一般按照剪力墻上洞口的大小、多少及排列方式，將剪力墻分一般按照剪力墻上洞口的大小、多少及排列方式，將剪力墻分為以下幾種類型：為以下幾種類型：整體墻整體墻 沒有門窗洞口或只有少量很小的洞口時，可以忽略洞口的存在，沒有門窗洞口或只有少量很小的洞口時，可以忽略洞口的存在，這種剪力墻即為整體剪力墻，簡稱整體墻。這種剪力墻即為整體剪力墻，簡稱整體墻。小開口整體墻小開口整體墻 門窗洞口尺寸比整體墻要大一些，此時墻肢中已出現(xiàn)局部彎矩，門窗洞口尺寸比整體墻要大一些，此時墻肢中已出現(xiàn)局部彎矩，這種墻稱為小開口整體墻。這種墻稱為小開

30、口整體墻。聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻 剪力墻上開有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對較大，此時剪剪力墻上開有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對較大，此時剪力墻的受力相當(dāng)于通過洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢，故力墻的受力相當(dāng)于通過洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢，故稱連肢墻。稱連肢墻。36第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、剪力墻的類別一、剪力墻的類別框支剪力墻框支剪力墻當(dāng)?shù)讓有枰罂臻g時，采用框架結(jié)構(gòu)支撐上部剪力墻，就形成框當(dāng)?shù)讓有枰罂臻g時，采用框架結(jié)構(gòu)支撐上部剪力墻，就形成框支剪力墻。在地震區(qū)，不容許采用純粹的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。支剪力墻。在地震區(qū)，不容許采用純粹的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。壁式框架壁式框架在聯(lián)

31、肢墻中，如果洞口開的再大一些，使得墻肢剛度較弱、連梁在聯(lián)肢墻中，如果洞口開的再大一些，使得墻肢剛度較弱、連梁剛度相對較強(qiáng)時，剪力墻的受力特性已接近框架。由于剪力墻的厚剛度相對較強(qiáng)時，剪力墻的受力特性已接近框架。由于剪力墻的厚度較框架結(jié)構(gòu)梁柱的寬度要小一些，故稱壁式框架。度較框架結(jié)構(gòu)梁柱的寬度要小一些，故稱壁式框架。開有不規(guī)則洞口的剪力墻開有不規(guī)則洞口的剪力墻有時由于建筑使用的要求，需要在剪力墻上開有較大的洞口，有時由于建筑使用的要求，需要在剪力墻上開有較大的洞口，而且洞口的排列不規(guī)則，即為此種類型。而且洞口的排列不規(guī)則，即為此種類型。需要說明的是，上述剪力墻的類型劃分不是嚴(yán)格意義上的劃分，嚴(yán)格

32、劃需要說明的是，上述剪力墻的類型劃分不是嚴(yán)格意義上的劃分，嚴(yán)格劃分剪力墻的類型還需要考慮剪力墻本身的受力特點(diǎn)。這一點(diǎn)我們在后面具體剪力分剪力墻的類型還需要考慮剪力墻本身的受力特點(diǎn)。這一點(diǎn)我們在后面具體剪力墻的計(jì)算中再進(jìn)一步討論。墻的計(jì)算中再進(jìn)一步討論。 37第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體墻（面積整體墻（面積16） （局部彎矩（局部彎矩15）38第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙肢墻雙肢墻多肢墻多肢墻壁式框架壁式框架39第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、各類剪力墻二、各類剪力墻的受力特點(diǎn)的受力特點(diǎn)1. 整體墻和小開口整體整體墻和小開口整體墻墻u 在水平力的作用下，

33、整體在水平力的作用下，整體墻類似于一懸臂柱，可以按照墻類似于一懸臂柱，可以按照懸臂構(gòu)件來計(jì)算整體墻的截面懸臂構(gòu)件來計(jì)算整體墻的截面彎矩和剪力。小開口整體墻，彎矩和剪力。小開口整體墻，由于洞口的影響，墻肢間應(yīng)力由于洞口的影響，墻肢間應(yīng)力分布不再是直線，但偏離不大。分布不再是直線，但偏離不大?？梢栽谡w墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)可以在整體墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)上加以修正。上加以修正。 水平荷載整體墻橫截面上的正應(yīng)力分布整體墻橫截面上的正應(yīng)力分布IyM 40第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、各類剪力墻二、各類剪力墻的受力特點(diǎn)的受力特點(diǎn)1.整體墻和小開口整整體墻和小開口整體墻體墻u墻肢的彎矩沿高度墻肢的彎矩

34、沿高度的分布圖為一條曲線。的分布圖為一條曲線。 小開口墻橫截面上的正應(yīng)力分布小開口墻橫截面上的正應(yīng)力分布IyM 水平荷載41第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、各類剪力墻二、各類剪力墻 的受力特點(diǎn)的受力特點(diǎn)2. 聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻u 剪力墻上開有一列或多列剪力墻上開有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對較大，洞口，且洞口尺寸相對較大，剪力墻截面的整體性已被破剪力墻截面的整體性已被破壞，橫截面上的變形不再符壞，橫截面上的變形不再符合平截面的假定，橫截面上合平截面的假定，橫截面上的正應(yīng)力分布不再是直線分的正應(yīng)力分布不再是直線分布。布。 聯(lián)肢墻橫截面上的正應(yīng)力分布聯(lián)肢墻橫截面上的正應(yīng)力分布水平荷載42第

35、第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、各類剪力墻二、各類剪力墻 的受力特點(diǎn)的受力特點(diǎn)2. 聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻u 某墻肢的彎矩沿高度某墻肢的彎矩沿高度的分布在連梁處出現(xiàn)突變，的分布在連梁處出現(xiàn)突變，但樓層處一般不出現(xiàn)反彎但樓層處一般不出現(xiàn)反彎點(diǎn)。點(diǎn)。水平荷載墻肢彎矩圖聯(lián)肢墻彎矩沿高度分布聯(lián)肢墻彎矩沿高度分布43第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、各類剪力墻二、各類剪力墻 的受力特點(diǎn)的受力特點(diǎn)3. 壁式框架壁式框架u 受力類似于普通框架。受力類似于普通框架。剪力墻截面的整體性已被剪力墻截面的整體性已被完全破壞。完全破壞。u 墻肢的彎矩沿高度的分墻肢的彎矩沿高度的分布在連梁處出現(xiàn)突變，且布在連

36、梁處出現(xiàn)突變，且所有樓層一般均出現(xiàn)反彎所有樓層一般均出現(xiàn)反彎點(diǎn)。點(diǎn)。壁式框架的彎矩沿高度的分布壁式框架的彎矩沿高度的分布水平荷載墻肢彎矩圖44第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 5.1 剪力墻的類別和受力特點(diǎn)剪力墻的類別和受力特點(diǎn)三、各類剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算方法三、各類剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算方法u 剪力墻所承受的豎向荷載，一般是結(jié)構(gòu)自重和樓面荷載，通過樓剪力墻所承受的豎向荷載，一般是結(jié)構(gòu)自重和樓面荷載，通過樓面?zhèn)鬟f到剪力墻。豎向荷載除了在連梁（門窗洞口上的梁）內(nèi)產(chǎn)面?zhèn)鬟f到剪力墻。豎向荷載除了在連梁（門窗洞口上的梁）內(nèi)產(chǎn)生彎矩以外，在生彎矩以外，在墻肢內(nèi)主要產(chǎn)生軸力墻肢內(nèi)主要產(chǎn)生軸

37、力。可以按照剪力墻的受荷面?？梢园凑占袅Φ氖芎擅娣e簡單計(jì)算。積簡單計(jì)算。u 在水平荷載作用下，剪力墻受力分析實(shí)際上是二維平面問題，精在水平荷載作用下，剪力墻受力分析實(shí)際上是二維平面問題，精確計(jì)算應(yīng)該按照平面問題進(jìn)行求解?？梢越柚谟?jì)算機(jī)，用確計(jì)算應(yīng)該按照平面問題進(jìn)行求解。可以借助于計(jì)算機(jī)，用有限有限元方法元方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算精度高，但工作量較大。在工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算精度高，但工作量較大。在工程設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)不同類型剪力墻的受力特點(diǎn)，進(jìn)行可以根據(jù)不同類型剪力墻的受力特點(diǎn)，進(jìn)行簡化計(jì)算簡化計(jì)算。 u簡化計(jì)算方法：簡化計(jì)算方法： （1）材料力學(xué)法（整體墻和小開口整體墻）材料力學(xué)法（整體墻

38、和小開口整體墻） ； （2）連續(xù)化方法（聯(lián)肢墻）；）連續(xù)化方法（聯(lián)肢墻）； （3）壁式框架分析法（壁式框架）。）壁式框架分析法（壁式框架）。45四、計(jì)算原則與假定四、計(jì)算原則與假定u假定假定 樓板剛度樓板剛度: 樓板在自身平面內(nèi)剛度為無窮大，在平面外剛度樓板在自身平面內(nèi)剛度為無窮大，在平面外剛度為零。在此假定下，樓板相當(dāng)于一平面剛體，在水平力的作用為零。在此假定下，樓板相當(dāng)于一平面剛體，在水平力的作用下只作平移或轉(zhuǎn)動，從而使各榀剪力墻之間保持變形協(xié)調(diào)。下只作平移或轉(zhuǎn)動，從而使各榀剪力墻之間保持變形協(xié)調(diào)。 墻剛度墻剛度: 在自身平面內(nèi)的剛度取決于剪力墻本身，在平面外的在自身平面內(nèi)的剛度取決于剪力

39、墻本身，在平面外的剛度為零。也就是說，剪力墻只能承擔(dān)自身平面內(nèi)的作用力。剛度為零。也就是說，剪力墻只能承擔(dān)自身平面內(nèi)的作用力。在這一假定下，就可以將空間的剪力墻結(jié)構(gòu)作為一系列的平面在這一假定下，就可以將空間的剪力墻結(jié)構(gòu)作為一系列的平面結(jié)構(gòu)來處理，使計(jì)算工作大大簡化。當(dāng)然，與作用力方向相垂結(jié)構(gòu)來處理，使計(jì)算工作大大簡化。當(dāng)然，與作用力方向相垂直的剪力墻的作用也不是完全不考慮，而是將其作為受力方向直的剪力墻的作用也不是完全不考慮，而是將其作為受力方向剪力墻的翼緣來計(jì)算。剪力墻的翼緣來計(jì)算。 翼緣寬度翼緣寬度min6*厚度，墻間距厚度，墻間距/2，總高度，總高度/20u總原則總原則第第5章章 剪力墻

40、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46四、計(jì)算原則與假定四、計(jì)算原則與假定總原則總原則 荷載在各片剪力墻之間的分配荷載在各片剪力墻之間的分配 豎向荷載豎向荷載按受荷面積按受荷面積 水平荷載水平荷載按等效抗彎剛度按等效抗彎剛度 各片剪力墻在分配得的荷載作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算各片剪力墻在分配得的荷載作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47四、計(jì)算原則與假定四、計(jì)算原則與假定第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮方式截面形式T形或I形L形或 形按剪力墻間距計(jì)算按翼緣厚度計(jì)算按門窗洞口計(jì)算220201/SSb 203/Sb ihb12ihb601b02b剪力墻有效翼緣寬度剪力墻有效

41、翼緣寬度 48第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)WA0 fopAA /.25110 opAfA一、整體墻的等效截面積一、整體墻的等效截面積 和慣性矩和慣性矩u 等效截面積取無洞口截面的橫截面面積乘以等效截面積取無洞口截面的橫截面面積乘以 修正系數(shù)修正系數(shù)式中，式中，剪力墻上洞口總立面面積；剪力墻上洞口總立面面積；剪力墻墻面總面積。剪力墻墻面總面積。 5.2整截面墻和整體小開口墻整截面墻和整體小開口墻材料力學(xué)方法材料力學(xué)方法AAW 0 WI49第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)u 等效慣性矩慣性矩取有洞口墻段與無洞口墻段截面慣等效慣性矩慣性矩取有洞口墻段與無洞口墻段截面慣性矩沿豎向的

42、加權(quán)平均值：性矩沿豎向的加權(quán)平均值： 式中，式中， 剪力墻沿豎向第剪力墻沿豎向第j j段的慣性矩，有洞段的慣性矩，有洞 口時按組合截面計(jì)算；口時按組合截面計(jì)算； 各段相應(yīng)的高度。各段相應(yīng)的高度。 jjWjWhhII wjIjh50第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算二、整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算l 內(nèi)力計(jì)算按懸臂構(gòu)件，可以計(jì)算到整體墻在水平荷載下各截面內(nèi)力計(jì)算按懸臂構(gòu)件，可以計(jì)算到整體墻在水平荷載下各截面的彎矩和剪力。的彎矩和剪力。l 位移計(jì)算：位移計(jì)算： 整體墻是一懸臂構(gòu)件，在水平荷載作用下，其變形以彎曲變形整體墻是一懸臂構(gòu)件，在水平荷載作用下，其變形以彎曲變形為主

43、，側(cè)移曲線為彎曲型。但是，由于剪力墻截面尺寸較大，宜為主，側(cè)移曲線為彎曲型。但是，由于剪力墻截面尺寸較大，宜考慮剪切變形的影響。針對倒三角荷載、均布荷載、頂部集中力考慮剪切變形的影響。針對倒三角荷載、均布荷載、頂部集中力這三種工程中常見的水平荷載形式，整體墻的頂點(diǎn)側(cè)移可以按照這三種工程中常見的水平荷載形式，整體墻的頂點(diǎn)側(cè)移可以按照以下公式計(jì)算：以下公式計(jì)算： 5.2整截面墻和整體小開口墻整截面墻和整體小開口墻材料力學(xué)方法材料力學(xué)方法 （頂頂部部集集中中力力）（均均布布荷荷載載）（倒倒三三角角荷荷載載）.).(.).(.).(qqqqqqqqqGAHEIEIHVGAHEIEIHVGAHEIEIH

44、V2302302303131418164316011 51第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算二、整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算l 位移計(jì)算位移計(jì)算 式中，式中， V0 基底總剪力，即全部水平力之和?；卓偧袅Γ慈克搅χ?。 括號中后一項(xiàng)反映了剪切變形的影響。為了計(jì)算、分析方便，常括號中后一項(xiàng)反映了剪切變形的影響。為了計(jì)算、分析方便，常將上式寫成如下形式將上式寫成如下形式 5.2整截面墻和整體小開口墻整截面墻和整體小開口墻材料力學(xué)方法材料力學(xué)方法 eqeqeqEIHVEIHVEIHV30303031816011 eqIEG40. wwweqAHIII291 式中，式

45、中，稱為等效慣性矩。如果取稱為等效慣性矩。如果取52第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算三、整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算l 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 內(nèi)力有：彎矩內(nèi)力有：彎矩Mzi、剪力、剪力Vzi和軸力和軸力Nzi，z表示表示z高度，高度，i表示的表示的i個個墻肢。墻肢。 Mp=MpzMpz +Mpz Mp=Mpz-外荷載在外荷載在z高度產(chǎn)生的總彎矩高度產(chǎn)生的總彎矩 Mpz -外荷載在外荷載在z高度產(chǎn)生的整體彎矩高度產(chǎn)生的整體彎矩 在整個剪力墻的橫截面產(chǎn)生的正應(yīng)力為直線分布，其中各墻肢的正在整個剪力墻的橫截面產(chǎn)生的正應(yīng)力為直線分布，其中各墻肢的正應(yīng)力的合力將形成該

46、墻肢的軸力。應(yīng)力的合力將形成該墻肢的軸力。 Mpz -外荷載在外荷載在z高度產(chǎn)生的局部彎矩高度產(chǎn)生的局部彎矩 在各墻肢橫截面產(chǎn)生的正應(yīng)力為直線分布，該正應(yīng)力的合力為在各墻肢橫截面產(chǎn)生的正應(yīng)力為直線分布，該正應(yīng)力的合力為0，即，即不會合成軸力。不會合成軸力。535.2整截面墻和整體小開口墻整截面墻和整體小開口墻材料力學(xué)方法材料力學(xué)方法 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 彎矩彎矩 Mj=0.85MpIj/I+0.15MpIj/(sumIj) （式（式5.14） 軸力軸力 Nj=0.85MpAjyj/I （式（式5.16） 剪力剪力 Vj=VpAj/(sumAj)+Ij/(sumIj)/2 （式（式5.15） 側(cè)移

47、計(jì)算側(cè)移計(jì)算 總側(cè)移總側(cè)移=彎曲部分彎曲部分+剪切部分剪切部分=彎曲部分彎曲部分(1+a) 不同荷載：不同荷載： 均布均布 V0H3/(8EIW)+ uV0H/(GAW) 倒三角倒三角 11V0H3/(60EIW)+ uV0H/(2GAW) 頂點(diǎn)集中力頂點(diǎn)集中力 V0H3/(3EIW) + 2uV0H/(3GAW) MpzNjV0=uV0H/GAW第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54例題例題 5.1第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)555.3 聯(lián)肢剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算聯(lián)肢剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雙肢墻是聯(lián)肢墻中最簡單的一類，一列規(guī)則的洞口

48、雙肢墻是聯(lián)肢墻中最簡單的一類，一列規(guī)則的洞口將剪力墻分為兩個墻肢。兩個墻肢通過一系列洞口之將剪力墻分為兩個墻肢。兩個墻肢通過一系列洞口之間的連梁相連，連梁相當(dāng)于一系列連桿。可以采用連間的連梁相連，連梁相當(dāng)于一系列連桿?？梢圆捎眠B續(xù)連桿法進(jìn)行計(jì)算。續(xù)連桿法進(jìn)行計(jì)算。 一、連續(xù)連桿法的基本假定一、連續(xù)連桿法的基本假定二、力法方程的建立二、力法方程的建立三、基本方程的解三、基本方程的解四、雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算四、雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算 1、連梁內(nèi)力計(jì)算、連梁內(nèi)力計(jì)算 2、墻肢內(nèi)力計(jì)算、墻肢內(nèi)力計(jì)算 墻肢軸力墻肢軸力 墻肢彎矩、剪力的計(jì)算墻肢彎矩、剪力的計(jì)算 56一、連續(xù)連桿法的基本假定一、連續(xù)連桿法的基本假定

49、第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、將在每一樓層處的連梁離散為均布在整個層高范圍內(nèi)的連續(xù)、將在每一樓層處的連梁離散為均布在整個層高范圍內(nèi)的連續(xù)化連桿?；B桿。 這樣就把有限點(diǎn)的連接問題變成了連續(xù)的無限點(diǎn)連接問題。這樣就把有限點(diǎn)的連接問題變成了連續(xù)的無限點(diǎn)連接問題。隨著剪力墻高度的增加，這一假設(shè)對計(jì)算結(jié)果的影響就越小。隨著剪力墻高度的增加，這一假設(shè)對計(jì)算結(jié)果的影響就越小。 2、連梁的軸向變形忽略不計(jì)。、連梁的軸向變形忽略不計(jì)。 連梁在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的軸向變形一般很小，忽略不計(jì)對計(jì)算結(jié)連梁在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的軸向變形一般很小，忽略不計(jì)對計(jì)算結(jié)果影響不大。在這一假定下，樓層同一高度處兩個墻肢的水平位果

50、影響不大。在這一假定下，樓層同一高度處兩個墻肢的水平位移將保持一致，使計(jì)算工作大為簡化。移將保持一致，使計(jì)算工作大為簡化。3、假定在同一高度處，兩個墻肢的截面轉(zhuǎn)角和曲率相等、假定在同一高度處，兩個墻肢的截面轉(zhuǎn)角和曲率相等 按照這一假定，連桿的兩端轉(zhuǎn)角相等，反彎點(diǎn)在連桿的中點(diǎn)。按照這一假定，連桿的兩端轉(zhuǎn)角相等，反彎點(diǎn)在連桿的中點(diǎn)。4、各個墻肢、連梁的截面尺寸、材料等級及層高沿剪力墻全高、各個墻肢、連梁的截面尺寸、材料等級及層高沿剪力墻全高都是相同的。都是相同的。 57第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)連梁連梁連梁連續(xù)化連梁連續(xù)化 雙肢墻雙肢墻 連桿是連續(xù)分布的，取微段高度連桿是連續(xù)分布的，

51、取微段高度 連桿進(jìn)行分連桿進(jìn)行分析。該連桿的截面積為析。該連桿的截面積為 ，慣性矩為，慣性矩為 ，切口處剪力為切口處剪力為 ，連桿總長度為，連桿總長度為2a 。dxdxhALdxhILdxdxx )(58第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由此可見，連續(xù)連桿法適用于開洞規(guī)則、高由此可見，連續(xù)連桿法適用于開洞規(guī)則、高度較大、由上到下墻厚、材料及層高都不變的聯(lián)度較大、由上到下墻厚、材料及層高都不變的聯(lián)肢剪力墻。剪力墻越高，計(jì)算結(jié)果越準(zhǔn)確；對低肢剪力墻。剪力墻越高，計(jì)算結(jié)果越準(zhǔn)確；對低層、多層建筑中的剪力墻，計(jì)算誤差較大。對于層、多層建筑中的剪力墻，計(jì)算誤差較大。對于墻肢、連梁截面尺寸、材料等

52、級、層高有變化的墻肢、連梁截面尺寸、材料等級、層高有變化的剪力墻，如果變化不大，可以取平均值進(jìn)行計(jì)算；剪力墻，如果變化不大，可以取平均值進(jìn)行計(jì)算；如果變化較大，則本方法不適用。如果變化較大，則本方法不適用。 59第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法概要或方法概要或思路思路1 1、基本思路、基本思路位移協(xié)調(diào)位移協(xié)調(diào) 連梁跨中位移連梁跨中位移= =墻肢彎曲變形引起部分墻肢彎曲變形引起部分+ +墻肢軸向變形引起部分墻肢軸向變形引起部分+ +連梁彎曲和剪切變形引起部分連梁彎曲和剪切變形引起部分=0=0 力法方程：力法方程： 2 2、二階常系數(shù)微分方程、二階常系數(shù)微分方程 以墻肢的側(cè)移曲線為以墻

53、肢的側(cè)移曲線為 作為未知數(shù)，建立連梁跨中位移與作為未知數(shù)，建立連梁跨中位移與 的關(guān)系，從而建立以的關(guān)系，從而建立以 為未知數(shù)的微分方程：為未知數(shù)的微分方程：mymymydxdyccmmm2211 HxHxEAdxxNEAdxxN212)()( EIPHm33 dxhIEdxaxLm3233)( 0321 60詳細(xì)內(nèi)容見詳細(xì)內(nèi)容見WORD文檔文檔第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)615.4 壁式框架的計(jì)算壁式框架的計(jì)算一、剛域及其長度一、剛域及其長度原因：原因：連梁和壁柱截面高度較大，在壁梁連梁和壁柱截面高度較大，在壁梁和壁柱的結(jié)合區(qū)域形成一個彎曲和剪切變和壁柱的結(jié)合區(qū)域形成一個彎曲和剪切

54、變形很小、剛度很大的區(qū)域。這個區(qū)域一般形很小、剛度很大的區(qū)域。這個區(qū)域一般稱作剛域。稱作剛域。 剛臂長度：剛臂長度：第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)625.4 壁式框架的計(jì)算壁式框架的計(jì)算二、內(nèi)力和位移的計(jì)算方法二、內(nèi)力和位移的計(jì)算方法 壁式框架是桿件端部帶有剛域的變截面剛架。在水平壁式框架是桿件端部帶有剛域的變截面剛架。在水平荷載作用下，其計(jì)算方法可以采用：荷載作用下，其計(jì)算方法可以采用：（1）D值法：值法：但是需要對梁、柱剛度和柱子反彎點(diǎn)高度進(jìn)行但是需要對梁、柱剛度和柱子反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修正。修正。（2）矩陣位移法：）矩陣位移法：桿件單元為兩端帶有剛域的梁單元元桿件單元為兩端帶有剛域

55、的梁單元元第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63三、三、 桿系結(jié)構(gòu)有限元桿系結(jié)構(gòu)有限元（一）（一） 等直桿單元分析等直桿單元分析位移列位移列 陣陣由結(jié)點(diǎn)位移得由結(jié)點(diǎn)位移得33221010 xbxbxbbvxaau ,設(shè)位移模式設(shè)位移模式 Tjiuuu Tjjiivvv Taaa10 Tbbbbb3210 bAvaAu21 232213210100100001101lllllAlA vAbuAa1211 232322121112121323001000011101llllllllAllA TTjTieTjjjjTiiiivuvu xxh1 )( 321xxxxH )(yiulxijivju

56、jvijjNjQiNiQiMjMji其中其中:待定參數(shù)為待定參數(shù)為: vAxHvuAxhu1211 )()(結(jié)點(diǎn)位移表示的位移模式為結(jié)點(diǎn)位移表示的位移模式為: vNvuNuvu 1211 AxHNAxhNvu)()(形函數(shù)矩陣為形函數(shù)矩陣為:1、用結(jié)點(diǎn)位移表示單元的位移模式、用結(jié)點(diǎn)位移表示單元的位移模式64 eevuNAxHxHvud)()( 32010)(,00001)(xxxxHxxHvu 23322120120130230001001000100000010000001llllllllllA2、用結(jié)點(diǎn)位移表示應(yīng)變和應(yīng)力、用結(jié)點(diǎn)位移表示應(yīng)變和應(yīng)力（一）（一） 等直桿單元分析等直桿單元分析續(xù)

57、續(xù)1 1彎曲應(yīng)變拉壓應(yīng)變，bo eevuboBAxHyxHdxvdydxdu )()(22 xxHxHvu620000)(,001000)( eboBEE 65eeWU虛位移原理為結(jié)點(diǎn)虛位移單元內(nèi)各點(diǎn)的虛位移：eeNd3、用虛位移原理導(dǎo)出梁單元的剛度矩陣、用虛位移原理導(dǎo)出梁單元的剛度矩陣（一）（一） 等直桿單元分析等直桿單元分析續(xù)續(xù)2 2 eB單元內(nèi)的虛應(yīng)變： eTTeTedVBBEdVU單元內(nèi)的虛功： TjjjiiieMQNMQNF單元結(jié)點(diǎn)力： eTTeeTeTeFdxqNFdxqdW單元外力虛功： eeeTeFQFdxqNR令： dVBBEkT eekR剛度方程： lEIlEIlEIlEI

58、lEIlEIlEIlEIlEAlEAlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEAlEAke460260612061200000260460612061200000222322222223 KF 總總剛剛度度方方程程：66 dxqNQTe1、分布軸力、分布軸力p(x)的移置的移置（二）（二） 等效結(jié)點(diǎn)力計(jì)算等效結(jié)點(diǎn)力計(jì)算等效結(jié)點(diǎn)力等效結(jié)點(diǎn)力原分布荷載按照虛功相等的原則移置到單元結(jié)點(diǎn)上的力原分布荷載按照虛功相等的原則移置到單元結(jié)點(diǎn)上的力2、分布扭轉(zhuǎn)力矩、分布扭轉(zhuǎn)力矩m(x)的移置的移置3、分布橫向力、分布橫向力q(x)的移置的移置 軸向位移形函數(shù)矩陣uTueNdxNxpQ)( lljie

59、xdxxpdxxpllNNQ00)()(/10/11 軸向位移形函數(shù)矩陣uTulxeNdxNxmQ0)( lxlxxjxiexdxxmdxxmllMMQ00)()(/10/11等效結(jié)點(diǎn)扭力矩xjxiMM, 0( )leTvvQqxNdxN撓度的形函數(shù)矩陣 llllzjyjziyiedxxxqdxxxqxdxxqdxxqllllllllMQMQQ030200232232)()()()(/1/100/2/300/1/210/2/30112212222qlqlqlqlMQMQqzjyjziyi：均布橫向力67 剛度矩陣結(jié)點(diǎn)位移的結(jié)點(diǎn)力表示單元在局部坐標(biāo)系, ,yxokRee（三）（三） 單元剛度矩陣

60、的坐標(biāo)變換單元剛度矩陣的坐標(biāo)變換 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣TTRTReeee 剛度矩陣結(jié)點(diǎn)位移的結(jié)點(diǎn)力表示單元在整體坐標(biāo)系, ,oxykRee eeeekRkR eekTR eeTkR eeTkkT 1TkTkTkkT0 xxyy坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 ttT00iiiiiiiivuvvuu,cossin,sincos 1000cossin0sincost iit685.4 壁式框架的計(jì)算壁式框架的計(jì)算四、帶剛域的桿單元的桿端轉(zhuǎn)角位移方程四、帶剛域的桿單元的桿端轉(zhuǎn)角位移方程 桿件單元為兩端帶有剛域的梁單元：桿件單元為兩端帶有剛域的梁單元：第第5章章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) )()()()()()(