干貨分享:4類剪力墻計(jì)算要點(diǎn)解析
【摘要】剪力墻結(jié)構(gòu)隨著類型和開(kāi)洞大小的不同,計(jì)算方法和計(jì)算簡(jiǎn)圖也不同。整體墻和小開(kāi)口整體墻的計(jì)算簡(jiǎn)圖基本上是單根豎向懸臂桿,計(jì)算方法按材料力學(xué)公式(對(duì)整體墻不修正,對(duì)小開(kāi)口整體墻修正)計(jì)算。其他類型剪力墻,其計(jì)算簡(jiǎn)圖均無(wú)法用單根豎向懸臂桿代表,而應(yīng)按能反映其性態(tài)的結(jié)構(gòu)體系計(jì)算。
1.整體剪力墻
對(duì)于整體剪力墻,在水平荷載作用下,根據(jù)其變形特征(截面變形后仍符合平面假定),可視為一整體的懸臂彎曲桿件,用材料力學(xué)中懸臂梁的內(nèi)力和變形的基本公式進(jìn)行計(jì)算。
(1)內(nèi)力計(jì)算
整體墻的內(nèi)力可按上端自由,下端固定的懸臂構(gòu)件,用材料力學(xué)公式,計(jì)算其任意截面的彎矩和剪力??偹胶奢d可以按各片剪力墻的等效抗彎剛度分配,然后進(jìn)行單片剪力墻的計(jì)算。 剪力墻的等效抗彎剛度(或叫等效慣性矩)就是將墻的彎曲、剪切和軸向變形之后的頂點(diǎn)位移,按頂點(diǎn)位移相等的原則,折算成一個(gè)只考慮彎曲變形的等效豎向懸臂桿的剛度。
(2)位移計(jì)算
整體墻的位移,如墻頂端處的側(cè)向位移,同樣可以用材料力學(xué)的公式計(jì)算,但由于剪力墻的截面高度較大,故應(yīng)考慮剪切變形對(duì)位移的影響。當(dāng)開(kāi)洞時(shí),還應(yīng)考慮洞口對(duì)位移增大的影響。
2.小開(kāi)口整體剪力墻
小開(kāi)口墻是指門窗洞口沿豎向成列布置,洞口的總面積雖超過(guò)墻總面積的15%,但仍屬于洞口很小的開(kāi)孔剪力墻。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),小開(kāi)口剪力墻在水平荷載作用下的受力性能接近整體剪力墻,其截面在受力后基本保持平面,正應(yīng)力分布圖形也大體保持直線分布,各墻肢中僅有少量的局部彎矩;沿墻肢高度方向,大部分樓層中的墻肢沒(méi)有反彎點(diǎn)。在整體上,剪力墻仍類似于豎向懸臂桿件。就為利用材料力學(xué)公式計(jì)算內(nèi)力和側(cè)移提供了前提,再考慮局部彎曲應(yīng)力的影響,進(jìn)行修正,則可解決小開(kāi)口剪力墻的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算。 首先將整個(gè)小開(kāi)口剪力墻作為一個(gè)懸臂桿件,按材料力學(xué)公式算出標(biāo)高z處的總彎矩、總剪力和基底剪力。 其次,將總彎矩分為兩部分:1)產(chǎn)生整體彎曲的總彎矩(占總彎矩的85%),2)產(chǎn)生局部彎曲的總彎矩(占15%)。
3.雙肢剪力墻
聯(lián)肢墻由于門窗洞口尺寸較大,墻截面上的正應(yīng)力不再成直線分布,其受力和變形發(fā)生了變化,墻肢的線剛度比連梁的線剛度大得多,每根連梁中部有反彎點(diǎn),各墻肢單獨(dú)彎曲作用較顯著,僅在少數(shù)層內(nèi)墻肢出現(xiàn)反彎點(diǎn),故需采用相應(yīng)方法分析。
墻面上開(kāi)有一排洞口的墻稱雙肢墻;當(dāng)開(kāi)有多排洞口時(shí),稱多肢墻。
雙肢墻由于連系梁的連結(jié),而使雙肢墻結(jié)構(gòu)在內(nèi)力分析時(shí)成為一個(gè)高次超靜定的問(wèn)題。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,一般可用解微分方程的辦法(連續(xù)連桿法)計(jì)算。
4.多肢剪力墻
具有多于一排且排列整齊的洞口時(shí),就成為多肢剪力墻。多肢墻也可以采用連續(xù)連桿法求解,基本假定和基本體系取法都和雙肢墻類似。由于墻肢及洞口數(shù)目比雙肢墻多,因此沿豎向切口的基本未知量將相應(yīng)增多。在每個(gè)連梁切口處建立一個(gè)變形協(xié)調(diào)方程,則可建立k個(gè)微分方程。要注意,在建立第i個(gè)切口處協(xié)調(diào)方程時(shí),除了i跨連梁內(nèi)力影響外,還要考慮第i-1跨連梁內(nèi)力和第i+1跨連梁內(nèi)力對(duì)i墻肢的影響,這是與雙肢剪力墻的一個(gè)明顯區(qū)別。
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