线刚度怎么计算 线刚度( 二 )


4.承托墙壁框架
洞口宽度比联肢剪力墙大 , 墙肢宽度小 。当墙肢刚度接近连梁刚度时 , 墙肢明显存在局部弯矩 , 很多楼层存在反弯点 。剪力墙的内力分布与框架接近 , 故称之为墙框架 。墙体框架本质上是剪力墙与框架的过渡形式 , 其变形接近剪切型 。然而 , 壁柱和墙梁都很宽 , 因此在梁柱连接区域形成了没有变形的刚性区域 。
当剪力墙的洞口尺寸较大 , 墙肢宽度较小 , 连梁的线性刚度与墙肢接近时 , 剪力墙的力学性能与框架接近 , 称为墙框架 。
【线刚度怎么计算 线刚度】
墙体框架计算图取墙梁(即连梁)和壁柱(墙肢)的轴线 。由于连接梁和壁柱的横截面高度较大 , 在墙梁和壁柱的连接区域形成了弯曲和剪切变形小、刚度高的区域 。这个区域一般称为刚性域 。墙体框架是一种变截面刚架 , 构件端部有刚性区域 。墙框架可以算是框架类 , 但和普通框架有点不同:有刚域的墙框架;墙体框架构件截面较宽 , 剪切变形的影响不容忽视 。因此 , 在考虑剪切变形的情况下 , 修正D值和刚域杆件弯曲点高度后 , 可以用D值法计算墙体框架 。
二、各类剪力墙计算要点
剪力墙洞口的类型和尺寸不同 , 计算方法和图表也不同 。整体墙和小开口整体墙的计算简图基本为单根竖向悬臂杆 , 计算方法按材料力学公式计算(整体墙不做修改 , 小开口整体墙做修改) 。对于其他类型的剪力墙 , 计算图不能用单根竖向悬臂杆来表示 , 而应根据能反映其性能的结构体系来计算 。
1.整体剪力墙
对于整个剪力墙 , 在水平荷载作用下 , 根据其变形特点(变形后截面仍符合平面假设) , 可视为一个整体悬臂受弯构件 , 按材料力学中悬臂梁内力和变形的基本公式计算 。
(1)内力计算
整个墙体的内力可以根据上端自由、下端固定的悬臂构件用材料力学公式计算 。总水平荷载可根据各剪力墙的等效抗弯刚度进行分配 , 进而计算出单个剪力墙 。剪力墙的等效抗弯刚度(或等效惯性矩)是根据顶点位移相等的原理 , 将墙体在弯曲、剪切和轴向变形后的顶点位移转化为只考虑弯曲变形的等效竖向悬臂杆刚度 。
(2)位移计算
整个墙体的位移 , 如墙体顶部的侧向位移 , 也可以用材料力学公式计算 。但由于剪力墙截面高度较大 , 应考虑剪切变形对位移的影响 。开孔时 , 还应考虑孔对位移增加的影响 。
2.小开口整体剪力墙
小开墙是指门窗洞口的竖向布置 。虽然开口的总面积超过总墙面积的15% , 但仍属于小开口的开洞剪力墙 。通过试验发现 , 水平荷载作用下小开洞剪力墙的受力性能与整个剪力墙接近 , 受力后其截面基本平坦 , 正应力分布模式一般为线性 , 各墙肢仅存在少量局部弯矩 。沿墙肢高度方向 , 大部分楼层的墙肢没有拐点 。总的来说 , 剪力墙仍然类似于垂直悬臂杆 。为利用材料力学公式计算内力和侧向位移提供了前提 。考虑局部弯曲应力的影响并进行修正 , 可以求解小开洞剪力墙的内力和侧移计算 。首先将整个小开度剪力墙视为悬臂构件 , 根据材料力学公式计算标高Z处的总弯矩、总剪力和基底剪力 。其次 , 总弯矩分为两部分:1)总弯矩(占总弯矩的85%)和2)总弯矩(占局部弯矩的15%) 。
3.双联剪力墙
由于门窗洞口尺寸较大 , 墙体截面上的正应力不再呈直线分布 , 其应力和变形也发生了变化 。墙肢的线性刚度远大于连梁 。每个连梁中间都有一个弯曲点 , 每个墙肢单独弯曲效果显著 。只有几层墙肢有弯曲点 , 需要采用相应的方法进行分析 。
墙上有一排开口的墙叫双肢墙;当有多排开口时 , 称为多肢墙 。
由于连梁的连接 , 双肢墙结构成为内力分析中的高阶超静定问题 。为了简化计算 , 一般可以采用求解微分方程的方法(连续连杆法)进行计算 。
4.多肢剪力墙
当有多排排列整齐的洞口时 , 就变成了多肢剪力墙 。多肢墙也可以用连杆式方法求解 , 基本假设和基本体系与双肢墙相似 。由于墙肢和开口的数量大于双肢墙 , 沿垂直切口的基本未知量会相应增加 。如果在每个耦合梁切口处建立变形协调方程 , 则可以建立K微分方程 。需要注意的是 , 在I型缺口处建立协调方程时 , 除了考虑I-1跨连梁内力的影响外 , 还应考虑I-1跨连梁内力和I+1跨连梁内力对I墙肢的影响 , 这与双连梁剪力墙明显不同 。

推荐阅读