剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算

　　剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算

　　目前已普遍采用電算來對剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。對不同的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)選擇與之相近的計(jì)算模型軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)采用有限元模型時，應(yīng)在復(fù)雜變化處合理地選擇和劃分單元;當(dāng)采用桿件模型時，宜采用施工洞和計(jì)算洞進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪Ｐ突幚砗筮M(jìn)行整體計(jì)算，并應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行局部補(bǔ)充驗(yàn)算。為便于對剪力墻的受力性能有更深的了解，下面僅對整截面剪力墻和整截面小開口墻

　　的內(nèi)力和位移計(jì)算進(jìn)行介紹，而雙肢剪力墻和壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算可以參考其他相關(guān)書籍。

　　1. 整截面墻的內(nèi)力和位移計(jì)算

　　1) 內(nèi)力計(jì)算

　　在水平荷載作用下，整截面墻可視為上端自由，下端固定的豎向懸臂梁構(gòu)件(如圖4.22所示)。在側(cè)向荷載作用下的墻肢截面內(nèi)的正應(yīng)力分布為線性分布。截面變形后可保持平截面，因此其內(nèi)力可采用材料力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。　　2) 位移和等效剛度

　　整截面墻的側(cè)移，即墻頂部的水平位移可按材料力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。由于剪力墻的截面高度大，在計(jì)算位移時，應(yīng)考慮彎曲變形，并同時考慮剪切變形的影響。其頂部位移公式為：將頂部位移公式代入前面的等效剛度有關(guān)公式，則可得到整截面墻的等效剛度計(jì)算公式為：為簡化計(jì)算，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》將上述三式寫成統(tǒng)一公式，并以G=0.4E代入，可得到整截面墻的等效剛度計(jì)算公式為：引入等效剛度EI eq ，可把剪切變形與彎曲變形綜合成彎曲變形的表達(dá)形式，則頂部位移公式可進(jìn)一步寫成下列形式

　　2. 整體小開口墻的內(nèi)力和位移計(jì)算

　　試驗(yàn)研究和平面有限元法分析表明：剪力墻洞口較小的整體小開口墻，其截面的應(yīng)力分布基本上接近于直線，截面變形后大體上仍然保持平截面，洞口對整截面工作性能影響較小。整個墻在繞組合截面形心軸產(chǎn)生整體彎曲的同時，各墻肢還繞各自截面形心軸產(chǎn)生局部彎曲，局部彎曲彎矩一般不超過總彎矩的15%，且沿墻肢豎向不出現(xiàn)反彎點(diǎn)。因此，其內(nèi)力可仍按材料力學(xué)公式計(jì)算。再考慮局部彎曲的影響稍作修正。

　　1) 內(nèi)力計(jì)算

　　先將整體小開口墻視為一個上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件，如圖4.23 所示。計(jì)算出標(biāo)高z處(第i 樓層)截面的總彎矩i M 和總剪力i V ，再進(jìn)行計(jì)算各墻肢的內(nèi)力。

　　(1) 墻肢的彎矩。

　　(2) 墻肢的剪力。

　　(3) 墻肢的軸力。由于局部彎曲并不在各墻肢中產(chǎn)生軸力，故各墻肢的軸力等于整體彎曲在各墻肢中所產(chǎn)生正應(yīng)力的合力;當(dāng)剪力墻符合整體小開口墻的條件而又有個別細(xì)小墻肢時，細(xì)小墻肢會產(chǎn)生顯著的局部彎曲，使墻肢彎矩增大。此時，細(xì)小墻肢截面彎矩宜再附加一個局部彎矩;

　　2) 位移和等效剛度

　　試驗(yàn)及有限元分析表明：由于洞口的削弱影響，整體小開口墻的位移比按材料力學(xué)計(jì)算的位移增大20%左右。其考慮彎曲和剪切變形后的頂點(diǎn)位移公式仍可按整截面剪力墻的簡化計(jì)算公式計(jì)算。

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