高层建筑结构设计课件详解

V0—底部截面剪力; 29
30
如何用等效刚度来表达整体墙的顶点的位移？
u 11 V0H 3 60 EIeq
u 1 V0H 3 8 EIeq
u 1 V0H 3 3 EIeq
(倒三角形分布荷载) (均布荷载) (顶部集中荷载)
如果取 G 0.4E，近似可取
I eq
1
Iw
9I w
H 2 Aw
心轴的惯性矩I。
28
*.整体墙的计算-剪力墙的位移
• 除考虑弯曲变形外,还 要考虑剪切变形
u
11 60
V0H 3 EIw
1
3.6EIw
H 2GAw
(倒三角形分布荷载)
u
1 8
V0H 3 EIw
1
4EIw
H 2GAw
(均布荷载)
u
1 3
V0H 3 EIw
1
3EIw
H 2GAw
(顶部集中荷载)
—剪力不均匀系数（用于考虑剪切变形）;
剪力墙的承载力，结构自重也较小。
5
6
7
5．应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙与其平面 外方向的楼面梁连接时，应采取：
1）沿梁轴线方向设置剪力墙 2）设置扶壁柱 3）设暗柱 4）剪力墙内设置型钢。
8
9
控制剪力墙平面外的弯矩
10
11
12
剪力墙的计算 简图
• 计算剪力 墙结构的 内力和位 移时，应 考虑纵横 墙的共同 工作。
20
（2）连续化方法
• 将双肢墙进行某些 简化，进而得到比 较简单的解析法。
• 将每一楼层的连梁 假想为在层高内均 布的一系列连续连 杆，由连杆的位移 协调条件建立墙的 内力微分方程，从 中求解出外力。
21
（3）壁式框架分析法 • 将开有较大洞口的剪
力墙视为带刚域的框 架，用D值法进行求 解。 • 与框架采用D值法的 区别: 考虑刚域和剪切变形。
31
5.2.2 小开口整体墙计算
*. 整体小开口墙在水平荷载作用下的受力特 点是什么？
3
4
大开间剪力墙结构与小开间剪力墙 结构
1.小开间剪力墙：3-3.6m。 （1）缺点：结构所占面积大，混凝土耗用量
较大，结构自重比较大。 （2）优点：楼板处理容易，采用预制板比较
方便，采用现浇板时板厚也较小。 2.大开间剪力墙：6-8m。 （1）缺点：楼面系统设计比较困难。 （2）优点：墙体耗用材料较少，能充分发挥
高层建筑结构
授课老师：XXX
1
第五章 剪力墙结构内力与位移计算
5.1 概述 5.2 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算 5.3 联肢剪力墙的计算 5.4 壁式框架的计算 5.5 剪力墙结构的分类 5.6 剪力墙截面设计 5.7 剪力墙轴压比限值及边缘构件配筋要求 5.8 短肢剪力墙的设计要求 5.9 剪力墙设计构造要求 5.10 连梁截面设计及配筋构造
Байду номын сангаас22
（4）有限元法和有限条法
• 有限元法是剪力墙应力分析中一种比较精 确的方法，对各种复杂几何形状的墙都适 用。
• 有限条法将剪力墙结构进行等效连续化处 理后，取条带进行计算，也是一种精度较 高的方法。计算时间与建筑高度关系不大。
23
有限元法和有限条法
24
第五章 剪力墙结构内力与位移计算
5.1 概述 5.2 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算 5.3 联肢剪力墙的计算 5.4 壁式框架的计算 5.5 剪力墙结构的分类 5.6 剪力墙截面设计 5.7 剪力墙轴压比限值及边缘构件配筋要求 5.8 短肢剪力墙的设计要求 5.9 剪力墙设计构造要求 5.10 连梁截面设计及配筋构造
• 当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整 体弯矩的15%时，其截面变形仍接 近于整体截面剪力墙。这种剪力墙 称之为整体小开口剪力墙
17
联肢剪力墙
• 当剪力墙沿竖向开有一 列或多列较大的洞口时， 由于洞口较大，剪力墙 截面的整体性已被破坏， 剪力墙的截面变形不再 符合平截面的假定。
• 这时剪力墙成为由一系 列连梁约束的墙肢所组 成的联肢墙。
25
5.2.1 整体墙计算 • 在水平荷载作用下，根据其变形特征，可
视为一整截面悬臂构件，用材料力学中悬 臂梁的内力和变形的有关公式进行计算。
26
如何计算墙肢等效截面面积？
等效截面面积 : AW 0 A
洞口削弱系数: 0 11.25
A0 p Af
A——剪力墙截面毛面积（截面）； Aw——无洞口剪力墙的截面面积，小洞口整截面墙取折 算截面面积（截面）； Af——剪力墙立面总墙面面积(立面) ； Aop——剪力墙洞口总面积(立面)。
• 局部弯矩超过墙体整体 弯矩的15%时
18
壁式框架
• 当剪力墙的洞口尺 寸较大，墙肢宽度 较小，连梁的线刚 度接近于墙肢的线 刚度时，剪力墙的 受力性能接近于框 架，这种剪力墙称 为壁式框架。
19
5.1.3 剪力墙的分析方法
（1）材料力学分析法 • 对于整体墙，在水平力作用下截面仍保持
平面，法向应力呈线性分布，可采用材料 力学中有关公式计算内力及变形。 • 对于小开口剪力墙，其截面变形后基本保 持平面，正应力呈直线分布。为计算方便， 仍采用材料力学中有关公式进行计算并进 行局部弯曲修正。
2
5.1 概述
5.1.1 结构布置 1．剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置，
应避免仅单向有墙的结构布置形式。 2．剪力墙尽量布置得比较规则、拉通、对直。 3．剪力墙宜自下到上连续布置，不宜突然取
消或中断，避免刚度突变。 4．剪力墙每个墙段的长度不宜大于8m，高
宽比不应小于3。避免剪力墙脆性破坏。
13
5.1.2 剪力墙的分类
14
剪力墙的分类
• 1.整体剪力墙 • 2.整体小开口墙 • 3.联肢剪力墙 • 4.壁式框架
15
整体剪力墙
• 无洞口剪力墙或剪力墙 上开有一定数量的洞口， 但洞口的面积不超过墙 体面积的16%。
16
整体小开口墙
• 当剪力墙上的洞口面积超过墙体面 积的16%时，这类剪力墙的正应力 分布略偏离了直线分布的规律，变 成了相当于在整体墙弯曲时的直线 分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲 应力。
27
如何计算组合截面惯性矩？
• 组合截面惯性矩取有洞口截面与无洞口截面惯性 矩沿竖向的加权平均值
n
Iwi hi
组合截面惯性矩
: IW
i 1 n
hi
i 1
Iwi——剪力墙沿竖向各段的截面惯性矩，无洞口段与有洞 口段分别计算，n为总分段段数；
hi——各段相应高度，hi H ,H为剪力墙总高度。
有洞口截面惯性矩即为剪力墙对组合截面形