剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构,承受竖向荷载和水平荷载,是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大,在水平荷载作用下,侧移较小,因此这种结构抗震及抗风性能都较强,承载力要求也比较容易满足,适宜于建造层数较多的高层建筑。
剪力墙主要承受两类荷载:一类是楼板传来的竖向荷载,在地震区还应*括竖向地震作用的影响;另一类是水平荷载,*括水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力分析*括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。在竖向荷载作用下,各片剪力墙所受的内力比较简单,可按照材料力学原理进行。在水平荷载作用下剪力墙的内力和位移计算都比较复杂。
一、剪力墙的分类及受力特点
剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙(多肢墙)和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙,其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同,计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。
1.整体剪力墙
无洞口的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15%,且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时,可以忽略洞口对墙体的影响,这种墙体称为整体剪力墙(或称为悬臂剪力墙)。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁,截面变形后仍符合平面假定,因而截面应力可按材料力学公式计算。
整体墙的受力特点为整体悬臂墙,弯矩图既不突变也无反弯点。其变形特点为弯曲型变形。整体墙的内力计算可简化为悬臂构件,用材料力学的方法计算到整体墙在水平荷载下各截面的弯矩和剪力。
2.小开口整体剪力墙
当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时,通过洞口的正应力分布已不再成一直线,而是在洞口两侧的部分横截面上,其正应力分布各成一直线。这说明除了整个墙截面产*整体弯矩外,每个墙肢还出现局部弯矩,因为实际正应力分布,相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。但由于洞口还不很大,局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15%。因此,可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定,且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变形仍按材料力学计算,然后适当修正。 在水平荷载作用下,这类剪力墙截面上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,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,这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。