短肢剪力墙洞口宽度限值的研究及短肢剪力墙结构的定义

短肢剪力墙洞口宽度限值的研究 及短肢剪力墙结构的定义
彭 飞 程文 傅玉良
( 东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室 南京 210096)
汪 杰
( 南京市民用建筑设计研究院 南京 210002)
摘 要 : 通过对对称双肢短肢剪力墙洞口宽度的研究 ,得出了短肢剪力墙洞口宽度发生变化而呈现不同 的结构特性时洞口宽度的限值 ,给出了短肢剪力墙结构的定义 ,并给出了短肢剪力墙结构分类的差别条件 。 关键词 : 短肢剪力墙 洞口宽度 短肢剪力墙结构
[ a ]下 = 6 ( n + 1) bw h 17 h - 20 hb ( 8)
ζ
3 短肢剪力墙结构的定义
通过上面分析 , 只要短肢剪力墙的洞口宽度满
+
n ( n + 1) 2 ( m + n)
( 3)
足条件 a > [ a ] 上 时 ,结构为框架结构 ; 满足条件 a <
[ a ] 下 ,结构为一般剪力墙结构 ; 而当满足条件 [ a ] 下
2 2 2 12 H Ib ( m + n) bw ( n + 2 mn + 1) 2 2 + 75 hIj ( m + n) bw hb ・a - 6 H Ib Ij 2m + 2n 3 2 2
6 H Ib ( m + n) bw ( n + 2 mn + 1) ( 2 m + 2 n) 2
+ 25 hIj ( m + n ) bw hb = 0
q= 2 2 2 12 H Ib ( m + n ) bw ( n + 2 mn + 1) + 2m +2n 2
3
( 11)
上式是关于洞口宽度 a 的一元三次方程 , 解之 得到一个实数根和两个复数根 ,舍去两个复根 ,实根 即为需要的解 。 令 k = 25 hIj ( m + n) bw
1 满足不成为壁式框架条件的洞口宽度 由文献 [ 1 ] 中 ( 5) 式变形可得 :
+
n ( n + 1) 2 ( m + n)
- bw ( 2 n + 1)
( 4)
从而在 m 、 n 即墙肢和翼缘尺寸确定的情况下 , 洞口的宽度应满足上式 , 这样才能保证结构不会成 为壁式框架 。 定义
1 n ( n + 1) ( m + n) 3 + m 12 2 ( m + n)
2
+ n
m ( n + 1) 2 ( m + n)
2
2 满足不成为整体墙条件的洞口宽度
l n ( n + 1) m + n・ 2 bw 2 ( m + n)
文献 [ 3 ] 中指出 , 要成为整体墙 , 洞口面积必须

来判断 ,α的计算采用文献 [ 2 ] 中的公式 。 2 α= 10 可变形为 α = 100 ,即 : 2 2 12 Ib ( 2 x ) I H ・ = 100 h 2 Ij ( I - I j ) ( a + h b ) 3
2
得: 2 2 2 3 3 H Ib ・ 2 Ij + 3 H I b ・ 2 Ax = 25 hIj A ( a + hb )
( 9) ( 10)
n + 2 mn + 1 bw ,代入化简得 : 2 ( m + n)
2
由图 1 的几何条件知 I = 2 Ij + 2 Ax , 则上式可
25 hIj ( m + n) bw ・a3 + 2 2
式中 , x = a +
- 6 H Ib ( m + n) bw + 75 hIj ( m + n ) bw h b ・a2 +
2 1 2 3 2 2
则得 :
a =
( 36 qpk - 108 sk2 - 8 p3 + 12 3
4 q k - q p - 18 qpks + 27 s k + 4 sp k ) 3 6k
2 2 ( 3 qk - p )
3
2
2
2
2
3
3 k ( 36 qpk - 108 sk - 8 p + 12 3 p
短肢剪力墙已被广泛地应用于我国小高层住宅 建设中 ,在设计时应尽可能地调整洞口的宽度 ,使得 结构成为短肢剪力墙结构 , 从而更好地发挥短肢剪 力墙良好的抗震性能和经济性 。
ζ
从前面的分析可知 , 短肢剪力墙结构是可以分 成联肢墙和小开口墙的 , 可用条件 α ≥ 10 和 α ≤ 10
工业建筑 2006 年第 36 卷第 3 期
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l n ( n + 1) ≤ 2 bw 2 ( m + n)
2 1 n ( n + 1) m ( n + 1) ( m + n) 3 + m + n 12 2 ( m + n) 2 ( m + n) 1 m + n・ - 1 2
( 6)
因为 l = a + 2 ( nbw +
a ≥
1 b ) ,解得上式为 : 2 w ( 7)
5 结 语
2001 ,31 (7)
参考文献
1 程文 ,金向前 , 吴志彬 . 短肢剪力墙的设计与研究 . 建筑结构 , 2 程文 ,颜德 , 康谷贻 . 混凝土结构 . 北京 : 中国建筑工业出版
社 ,2002
3 包世华 ,方鄂华 . 高层建筑结构设计 . 北京 : 清华大学出版社 ,1985 4 JG J 3 - 2002 高层建筑混凝土结构技术规程 5 黄东升 ,程文 ,彭 飞 . 短肢剪力墙的设计与研究 ( 二) . 建筑结
由图 1 知 l = a + 2 ( nbw +
a ≤2 bw ・
1 b ) ,则 2 w
2
≤a ≤[ a ] 上 , 结构为短肢剪力墙结构 , 即将短肢剪 力墙结构定义为短肢剪力墙的洞口宽度满足上下限 条件的结构 。
4 短肢剪力墙结构的分类
2 1 n ( n + 1) m ( n + 1) ( m + n) 3 + m + n 12 2 ( m + n) 2 ( m + n) 1 m + n・ - 1
0 引 言 (J G 《高层建筑混凝土结构技术规程》 J 3 - 2002)
中定义短肢剪力墙为 “墙肢高厚比为 5 ～ 8 的剪力 墙” ,然而短肢剪力墙的受力特性却随着洞口宽度的 改变有着很大的变化 。在结构的墙肢和连梁的参数 都确定的情况下 , 洞口宽度很大时结构呈现框架的 受力特性 ; 而洞口宽度很小的时候 ,结构呈现整体墙 的受力特性 。这样 ,洞口宽度很小时 ,在短肢剪力墙 中即使墙肢的高厚比取最小的 5 , 所有墙肢的高厚 比就至少达到了 10 ,超过了 8 ,也就是说在洞口很小 时结构就是一般剪力墙了 。因此 , 有必要对短肢剪 力墙的洞口宽度进行研究 , 找出短肢剪力墙的洞口 宽度的限值 ,从而区分不同受力特性的结构 。 文献 [ 1 ] 中程文 教授指出 ,洞口成列布置的剪 ζ 时 ,为 力墙按其受力性能分类 ,满足 α≥ 10 , InΠI ≤ ζ 时 , 为联肢墙 ; 整体小开口墙 ; 满足 α < 10 , InΠI ≤ 满足 α≥ 10 ,但 InΠI > ζ 时 , 为壁式框架 。但对于如 何区分整体小开口墙和整体墙 , 上述判别式没有给
3 k ( 36 qpk - 108 sk - 8 p + 12 3
2
3
4 q k - q p - 18 qpks + 27 s k + 4 sp k )
3
2
2
2
2
3
1 3
-
p
3k
( 13)
则我们可以得出短肢剪力墙结构分类的判别条 件 ,即当 [ a ] 下 ≤a ≤[ a ] 中 时 , 短肢剪力墙结构为小 开口墙 ; 而当 [ a ] 中 ≤a ≤[ a ] 上 时 , 短肢剪力墙结构 为联肢墙 。
图1 墙肢示意
第一作者 : 彭 飞 男 1978 年 2 月出生 博士研究生
E 2 mail :feip3000 @tom. com
收稿日期 :2005 - 11 - 26
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( 1)
≥ ζ- 1 因为
l
1
2 bw
-
n ( n + 1) 恒大于 0 ,则 2 ( m + n)
小于整体面积的 15 % , 这样 , 只要短肢剪力墙的洞 口面积大于整体面积的 15 % , 即可保证该结构不会 是整体墙 。 由图 ( 2) 得 :
a ( h - hb ) ≥15 % h ( l + bw )
ζ
6 ( n + 1) bw h 17 h - 20 h b
( 2)
即
l ≤2 bw ・
2 1 n ( n + 1) m ( n + 1) ( m + n) 3 + m + n 12 2 ( m + n) 2 ( m + n) 1 m + n・ - 1 2