剪力墻的內力和位移計算

　　目前已普遍采用電算來對剪力墻結構的內力進行計算。對不同的結構，設計人員可以根據結構實際受力狀態選擇與之相近的計算模型軟件進行結構分析。當采用有限元模型時，應在復雜變化處合理地選擇和劃分單元;當采用桿件模型時，宜采用施工洞和計算洞進行適當的模型化處理后進行整體計算，并應在此基礎上進行局部補充驗算。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

　　的內力和位移計算進行介紹，而雙肢剪力墻和壁式框架的內力和位移計算可以參考其他相關書籍。

　　1. 整截面墻的內力和位移計算

　　1) 內力計算

　　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件(如圖4.22所示)。在側向荷載作用下的墻肢截面內的正應力分布為線性分布。截面變形后可保持平截面，因此其內力可采用材料力學公式進行計算。　　2) 位移和等效剛度

　　整截面墻的側移，即墻頂部的水平位移可按材料力學公式進行計算。由于剪力墻的截面高度大，在計算位移時，應考慮彎曲變形，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公式，則可得到整截面墻的等效剛度計算公式為：為簡化計算，《高層建筑混凝土結構技術規程》將上述三式寫成統一公式，并以G=0.4E代入，可得到整截面墻的等效剛度計算公式為：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形式，則頂部位移公式可進一步寫成下列形式

　　2. 整體小開口墻的內力和位移計算

　　試驗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生整體彎曲的同時，各墻肢還繞各自截面形心軸產生局部彎曲，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反彎點。因此，其內力可仍按材料力學公式計算。再考慮局部彎曲的影響稍作修正。

　　1) 內力計算

　　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件，如圖4.23 所示。計算出標高z處(第i 樓層)截面的總彎矩i M 和總剪力i V ，再進行計算各墻肢的內力。

　　(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生軸力，故各墻肢的軸力等于整體彎曲在各墻肢中所產生正應力的合力;當剪力墻符合整體小開口墻的條件而又有個別細小墻肢時，細小墻肢會產生顯著的局部彎曲，使墻肢彎矩增大。此時，細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計算的位移增大20%左右。其考慮彎曲和剪切變形后的頂點位移公式仍可按整截面剪力墻的簡化計算公式計算。

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