高层结构课件

nullnull*第5章 高层建筑结构5.1 高层建筑结构体系及布置原则5.3 剪力墙结构分析5.4 框架—剪力墙结构分析5.7 剪力墙截面设计5.6 筒体结构分析简介5.2 单榀剪力墙的受力性能5.5 框架—支撑结构分析简介 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计结构分析构件设计《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系5.1高层建筑结构体系及布置原则5.1.1 高层结构体系框架剪力墙一、高层结构的基本受力单元墙与柱的几何形状差异在于墙的截面高度比厚度大得多(h/t≥8)；以承受竖向荷载为主的墙称为承重墙，以承受水平荷载为主的墙称为剪力墙。竖向桁架《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*落地剪力墙（一直延伸至基础）框支剪力墙（底部支承在框架上）剪力墙的种类钢筋混凝土剪力墙钢板剪力墙型钢混凝土剪力墙配筋砌块砌体剪力墙剪力墙的截面形式：《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*筒体由若干片墙组成，平面呈环状。核心筒（实腹筒）框筒（由密集立柱和高跨比很大的裙梁组成）桁架筒（由稀柱、浅梁和支撑斜杆组成）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系高层结构 竖向结构体系单一结构体系框架结构体系剪力墙结构体系筒体结构体系平面复合结构体系框架——剪力墙结构体系框架——筒体结构体系框架——支撑结构体系竖向复合结构体系底部框架、上部剪力墙结构体系底部框架、上部筒体结构体系《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系二、框架结构体系优点：布置灵活；缺点：侧向刚度较小。 北京长富宫中心： 26层，90.85m，三层以下型钢混凝土框架，三层以上钢框架，89年建成。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系北京长城饭店: 22层，地下一层，高83.85m， 83年建成，是中国国内最高的混凝土框架结构，也是大陆第一个玻璃幕墙建筑。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系巨型框架结构　为提高侧向刚度，将柱做成箱形截面（小筒体）或格构柱；每隔若干层设置巨型梁或桁架，形成主框架；其余层设置次框架。主框架次框架格构柱桁架次框架柱《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*三、剪力墙结构体系优点：侧向刚度大 缺点：布置受限制广州白云宾馆： 33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内首栋百米高层。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*北京国际饭店： 1987年建成，27层，底层层高5m，标准值层层高2.9m，总高度104m，剪力墙厚度为200~600mm。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系四、框架—剪力墙结构体系北京民族饭店： 59年建成，12层框架—剪力墙结构。发挥框架结构布置灵活、剪力墙结构侧向刚度大的优点。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*五、框架——支撑结构体系在部分框架柱之间设置竖向支撑，增加侧向刚度。六、筒体结构体系框筒结构、筒中筒结构、成束筒结构、核心筒结构。框筒结构中间设一些仅承受竖向荷载的柱，水平荷载全部由外侧的框筒承担《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*筒中筒结构由外侧的框筒和内部的核心筒组成。广东国际大厦： 1990年建成，63层，总高200.18米。外筒平面尺寸35.1m×37m，由24根中柱和4根异形角柱组成；内筒为16.8m×22.8m的矩形平面，壁厚300~700mm。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*成束筒结构由若干个框筒并列而成。美国西尔斯大厦：110层，443米，束筒钢结构，1974年建成。安装了102部高速电梯。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*七、框架—核心筒结构体系南京金陵饭店： 37层，108米，框架-筒体结构，1983年建成。发挥框架结构布置灵活、筒体结构侧向刚度大的优点。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*八、核心筒结构体系所有荷载通过核心筒伸出的大梁或桁架，传递给核心筒。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.1.2 高层结构的规则性一、平面规则性建筑的平面长度、局部突出部分尺寸超过附 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf E.1限值；下列情况属平面不规则：楼面开洞面积达到该层总面积的一定比例； 扭转引起的位移在总的水平位移中达到一定比例。二、竖向规则性下列情况属竖向不规则：上、下层楼层抗侧刚度的变化大于一定程度； 任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力小于其相邻上层的80%； 抗侧力构件竖向不连续； 上部楼层内收、外挑水平尺寸超过一定数值； 相邻楼层质量之比超过1.5。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性一、平面布置5.1.3 布置原则5.1.3 高层结构布置原则平面宜简单、规则、对称；选择风荷载效应较小的平面形状；尽量不使用平面不规则结构，不应采用严重不规则的平面布置；各层的抗侧刚度中心应基本与水平荷载合力中心重合，减少扭转效应。总高度与宽度的比值宜满足附表E.2的要求。 保证楼盖具有足够的刚度。 框架结构体系应采用双向刚接方案，梁、柱中心线宜重合；在抗震设防区，应尽量使两个方向的抗侧刚度大致相同 剪力墙结构体系中的剪力墙应双向或多向布置，并对直拉通；独立墙段的总高度与长度之比不应小于2。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性5.1.3 布置原则框架—核心筒结构体系中的核心筒宽度不宜小于筒体总高度的1/12；矩形平面框筒的长宽比，对混凝土框筒不宜大于2，对钢框筒不宜大于1.5。混凝土框筒的柱距不宜大于4m，框筒梁（裙梁）的截面高度可取柱净距的1/4，框筒的孔洞面积不宜大于墙面面积的60%。核心筒或内筒与外框柱的距离，对非抗震设计不宜大于15m；对抗震设计不宜大于12m。 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性5.1.3 布置原则二、竖向布置规则、均匀，避免过大的外挑和内收；侧向刚度宜下大上小，沿高度逐渐变化，没有突变；各层的抗侧刚度中心应接近在同一竖直线上；尽量不使用竖向不规则结构，不应采用竖向严重不规则结构； 建筑的总高度不宜超过附表E.的限值。 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*三、变形缝设置高层结构5.1 体系与布置5.1.1 结构体系5.1.2 规则性5.1.3 布置原则房屋长度超过限值而无其它措施时，应设置伸缩缝；采取构造和 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 措施时，伸缩缝间距可以增大。 在下列情况下，一般应考虑设置沉降缝：①在建筑高度差异或荷载差异较大处； ②地基土的压缩性有显著差异处； ③上部结构类型和结构体系不同，其相邻交接处； ④基底标高相差过大，基础类型或基础处理不一致处。采用措施后，主楼与裙房之间可以不设沉降缝。 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时应设置防震缝 ；防震缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设防震缝；防震缝的宽度应满足附表A.2的要求 ；抗震设防区的伸缩缝和沉降缝宽度均应满足防震缝的宽度要求。 5.1.4 剪力墙厚度要求非抗震，混凝土剪力墙的厚度不应小于140mm；剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承长度的1/25；框架——剪力墙结构，墙的厚度尚不宜小于楼层高度或无支承长度的1/20；当采用预制楼板，剪力墙厚度尚应满足楼板的搁置长度要求 。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.2单榀剪力墙的受力性能5.2.1 无洞口剪力墙的受力性能BHxzq(a)计算简图弯曲变形引起的侧移弯矩沿高度呈抛物线分布侧移由两部分组成：弯曲变形引起的侧移和剪切变形引起的侧移。(5.2.1b)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*从墙底向上，侧移的增量越来越大。这类侧移曲线称为“弯曲型”。qH4/(8EI)11ΔujΔuj+1(d)um剪力沿高度呈线性分布剪切变形引起的侧移从墙底向上，侧移的增量越来越小。这类侧移曲线称为“剪切型”。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*总侧移曲线：顶点侧移：如果是矩形截面：(5.2.3b)对于一般杆件，H/B在10左右，剪切变形在总侧移所占比例非常小；H/B为４时，这一比例5％；H/B为１时，这一比例接近50％。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能　类似地可得到在其它侧向荷载作用下的顶点侧移公式：（顶点集中荷载） (5.2.3c)（倒三角分布荷载） (5.2.3d)可表示为式中γ2=μEI/(GAH2)，称为剪切参数。 （顶点集中荷载）（倒三角分布荷载）（均匀分布荷载）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.2.2 有洞口剪力墙的受力性能墙肢连梁外力矩由两部分来抵抗： 墙肢单独承担的弯矩Mj1、Mj2 墙肢轴力合成的力矩Nj1×a内力局部弯矩整体弯矩《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(c)截面内力Nj1Nj2VbkVj2Vj1Mj1Mj2aFFF连梁剪力越大，墙肢轴力越大；由墙肢轴力合成的整体弯矩越大，而墙肢局部弯矩越小。墙肢截面的正应力相应地可以分成两部分：轴力引起的均匀应力和弯矩引起的线性分布应力 墙肢剪力在层高范围内不变，因而墙肢弯矩在层高范围内线性变化；由于连梁梁端存在弯矩，墙肢弯矩在连梁位置处有突变，呈锯齿状。突变程度取决于连梁剪力大小。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(a)连梁刚度很小的墙 如连梁的刚度很小，以至连梁对墙肢的转动约束可以忽略不计，则连梁可以简化为两端铰接的连杆；剪力墙受力如同两个独立的竖向悬臂构件，可用材料力学方法计算。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.3 有洞口剪力墙的连续化分析方法思路：将每一楼层处的连梁用沿高度连续分布的弹性薄片代替；建立相应的微分方程；求解后再换算成实际连梁的内力，进而求出墙肢的内力。连梁的作用可以用沿高度连续分布的弹性薄片代替；一、基本假定忽略连梁的轴向变形；剪力墙的几何参数沿墙高方向为常数。各墙肢在同一标高处的转角和曲率相等；《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*hH二、微分方程的建立原结构palnI1I2A1A2Abhb将连续化的连梁从跨中切开，此处没有弯矩；设截面上的剪力集度为τ ；根据几何相容条件，切口处的竖向相对位移为零。 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法 位移由墙肢和连梁的弯曲变形、剪切变形、轴向变形引起，可通过在切口处加一组方向相反的竖向单位力求得。 在竖向单位力作用下，连梁内没有轴力，墙肢内没有剪力。因而在切口处的竖向位移由墙肢的弯曲变形引起的δ1 、墙肢轴向变形引起的 δ2 、连梁弯曲和剪切变形引起的δ3 组成。基本结构竖向相对位移的组成《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*由墙肢弯曲变形引起的竖向相对位移(1)由墙肢轴向变形引起的竖向相对位移(2)N11=N12=1(a)a《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*由连梁的弯曲和剪切变形引起的竖向相对位移(3)Ib—连梁折算惯性矩，l—连梁计算跨度，l=ln+hb/2根据变形协调条件： δ1 +δ2 +δ3=0 对z微分两次，得(4)l连梁弯矩分布MbP连梁剪力分布VbP《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*建立转角θ的补充方程(5)zpI1I2A1A2alnZ高度截面的总弯矩：根据弯矩—曲率关系：高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(6)（均布分布荷载）（倒三角分布荷载）（顶点集中荷载）对z微分一次，并代入各种典型荷载下MP 的表达式，可得V0——剪力墙墙底处的总剪力，即全部水平荷载总和。 (5)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*令为单位高度连梁的刚度参数为连梁刚度与墙肢刚度的比值，称为不考虑墙肢轴向变形的剪力墙整体性系数为反映墙肢轴向变形的参数称为剪力墙的整体性系数高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法(5.2.5)令(5.2.6)(4)将代入（均布）（倒三角）（顶点集中）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法三、微分方程的求解(5.2.7)由此可求出未知力(5.2.8a)（均布）（倒三角）（顶点集中）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*微分方程求解特解＋齐次方程通解特解设Φ2(ξ)=c1ξ2+ c2ξ+ c3，代入上式第一行２c1-α２c1ξ2 - α２ c2ξ- α２ c3 ＝ α２ξ- α２c1=0c2=-1c3=1Φ2(ξ)=-ξ+ 1(均匀分布荷载)(倒三角分布荷载)(顶点集中荷载)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*齐次方程通解二阶常系数线性齐次方程的解可以表示为：其中r1、r2是下列特征方程的根r２－α2=0r1= α ；r2＝- α 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*边界条件墙底转角为０→ξ=０，θ(ξ)=0；墙顶弯矩为０→ξ=1，M(ξ)=0M(1)=0θ′(1)=0τ′(1)=0Φ′(1)=0全解τ(０)=0Φ(０)=0C2=-1θ(0)=0《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*C2=-1《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*四、内力计算(5.2.8b)J层连梁的剪力J层连梁的端部弯矩J层墙肢的轴力J层两个墙肢的弯矩(5.2.8g)J层墙肢的剪力近似按折算惯性矩（折算抗弯刚度）进行分配(5.2.8c)(5.2.8d)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*剪力墙在水平荷载下的侧移由两部分组成：u=um+uv。五、侧移计算三种典型水平荷载下的顶点位移可以表示为：(5.2.13)(5.2.14)称为剪切参数；Ψα是整体性系数α的函数。高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法墙肢轴向变形影响系数《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.2.4 分析模型讨论整体性系数越大，剪力集度越大；整体性系数越大，出现最大剪力集度的部位下降；整体性系数越大，连梁总剪力（即墙底截面墙肢轴力）越大。高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论一、剪力墙内力与整体性系数的关系《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*整体性系数越大，墙肢弯矩（即局部弯矩）越小；当整体性系数很小时(<1)，墙肢弯矩与外弯矩很接近，剪力墙受力类似两个独立的竖向悬臂构件；当整体性系数很大时(>10)，墙肢弯矩很小，外弯矩主要由墙肢轴力来抵抗，剪力墙受力类似一个整体的竖向悬臂构件；墙肢弯矩存在一个反弯点，位置随整体性系数的增大而下降《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*二、双肢墙等效抗弯刚度的影响因素剪切参数墙肢轴向变形影响系数整体性对侧移的影响系数剪切刚度越大，剪切变形对等效抗弯刚度的影响越小；当γ2→0 时影响消失高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论T越小、等效抗弯刚度越小，墙肢轴向变形的影响越大《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*Τ=?对于双肢墙如果两个墙肢的面积相等，即A1=A2=A/2，则对于多肢墙：3~4肢时，Τ=0.8；5~7肢时Τ =0.85；8肢以上Τ =0.9。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*连梁刚度（整体性系数）对等效抗弯刚度的影响取γ=0、T=1αΨα当α→0时，EI'eq →E(I1+I2) 两个墙肢完全独立工作当α越大、等效抗弯刚度越大《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论三、连续化分析方法的适用范围墙肢弯矩分布整体性系数较小连续化方法得到的弯矩整体性系数很大连续化方法将墙肢弯矩的“锯齿”“锉平”了，所代表的是楼层内的平均弯矩；当整体性系数很大时，“锉平”的误差相对较大；当洞口很宽、墙肢刚度很小时，整体性系数很大；此时剪力墙受力性能应趋近框架，每层出现反弯点，而连续化方法无法反映这一特点《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.2.5 剪力墙分类判别及分析模型的选择高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论5.2.5分类与 模型选择一、剪力墙类别(a)独立墙肢洞口呈窄长条时连梁刚度很小，整体性系数很小，连梁对墙肢的转动约束作用可以忽略；剪力墙的受力性能如同各个墙肢单独受力。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.2.5 剪力墙分类判别及分析模型的选择高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论5.2.5分类与 模型选择一、剪力墙类别(a)独立墙肢洞口尺寸很小、整体性系数很大时，剪力墙的受力性能基本相当于一个整体的竖向悬臂构件，墙肢截面正应力基本呈线性分布，称为整体小开口剪力墙。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.2.5 剪力墙分类判别及分析模型的选择高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论5.2.5分类与 模型选择一、剪力墙类别(a)独立墙肢如果墙肢弯矩可以完全忽略，墙肢截面正应力完全呈线性分布，称为整截面剪力墙。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(a)独立墙肢如果洞口尺寸很大、而墙肢截面高度很小，整体性系数也很大；大部分楼层将出现反弯点，剪力墙受力性能如同框架；但连梁和墙肢的截面尺寸远大于一般框架梁、柱，称为壁式框架。其余情况的剪力墙称为联肢剪力墙；当仅有两个墙肢时又称为双肢剪力墙。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*二、判别方法整体性性系数是判别剪力墙类别的重要因素之一。对于多肢剪力墙　　　　　　，为墙肢轴向变形影响系数。　　　　整体性系数可以表示为：对于双肢剪力墙 (5.2.15a)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论5.2.5分类与 模型选择双肢剪力墙的整体性系数可以进一步表示为：(5.2.15b)对于多肢墙，可取：3~4肢时，Τ=0.8；5~7肢时Τ =0.85；8肢以上Τ =0.9。仅根据整体性系数无法区分整体小开口剪力墙和壁式框架。前者墙肢强、后者墙肢弱，这可以通过肢强系数In/I的大小来区分。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*当α<1.0时，可归为独立墙肢；洞口面积小于墙体立面面积的15%；洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口的长边尺寸时可归为整截面剪力墙。高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论5.2.5分类与 模型选择当1.0≤α < 10，且In/I ≤ζ时可归为联肢剪力墙；当α ≥ 10，且In/I >ζ时可归为壁式框架；当α ≥ 10，且In/I ≤ζ时可归为整体小开口剪力墙；《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.2.1 无洞剪力墙5.2 剪力墙性能5.2.2 有洞剪力墙5.2.3 连续化方法5.2.4 模型讨论5.2.5分类与 模型选择三、模型选择独立墙肢整体小开口剪力墙整截面剪力墙竖向悬臂构件模型（材料力学方法）联肢剪力墙连续化模型（微分方程法）壁式框架带刚域框架模型（D值法）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.3剪力墙结构分析5.3.1 单榀剪力墙受到的水平荷载一、空间问题的简化bf=b01bf=b02S01S02S03bfbfhfb(1)楼盖在其平面内的刚度为无限大； (2)各榀剪力墙主要在其平面内发挥作用。基本假定：　根据假定(1)，任一楼面标高处，各榀剪力墙的侧向水平位移可由楼盖的刚体运动条件唯一确定；　根据假定(2)，对于正交的剪力墙结构，在横向水平分力作用下，可只考虑横向剪力墙的作用；在纵向水平分力作用下，可只考虑纵向剪力墙的作用。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析二、剪力墙的抗侧刚度不考虑楼盖对剪力墙平面内弯曲的约束作用；需考虑剪切变形的影响；结构很高时需考虑轴向变形的影响；采用等效抗弯刚度D=3EIeq/H3《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*三、水平荷载在各榀剪力墙之间的分配 一般情况下，楼盖在侧向水平荷载作用下将发生自身平面内的移动和转动。但如果水平力通过某一中心点，则楼盖仅发生移动而无转动，这一中心位置称为抗侧刚度中心。　设抗侧刚度中心在C点，通过C点建立x、y直角坐标；y方向第i榀剪力墙的抗侧刚度为Dyi ，距y轴的距离为rxi ；x方向第j榀剪力墙的抗侧刚度为Dyi ，距y轴的距离为rxi 。 高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null* 设楼盖受到某水平荷载F 的作用，可以将F 分解成平行于坐标轴的两个分力Fx 、Fy ，这两个分力又可等效为通过抗侧刚度中心的力Fxc 、Fyc及扭矩MT 。 假定Fxc 、Fyc与坐标方向一致为正，扭矩以顺时针方向为正：(5.3.1)yxocDxjDyiFFxc=FxFyc=FyMT=Fx·ey-Fy·ex 欲求侧向荷载F 在各榀剪力墙之间的分配，可先求出Fxc 、Fyc 、MT 单独作用下各榀剪力墙所受的作用，然后叠加。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null* 当仅有Fxc 单独作用时，楼盖仅有沿x方向的平移 ，这时仅考虑x方向的剪力墙参加工作。 设x方向j榀剪力墙所受的剪力为Vxj1，由平衡条件：(a)x方向j榀剪力墙的抗侧刚度为Dxj ，注意到各榀剪力墙在楼盖处 的侧移相同，均为ux，则 (b)Vxj1=Dxj·ux将（b）式代入（a）式，得《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(5.3.2b)同理，可求得在Fyc单独作用下，y方向第i榀剪力墙所受到的剪力(5.3.2c)高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析Vxj1=Dxj·ux《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*当仅有MT 作用时，楼盖将发生绕抗侧刚度中心的转动，x、y方向的剪力墙均受力。(c)y方向第i榀剪力墙y方向的侧移(d)设在MT作用下，x、y方向剪力墙所受的剪力为Vxj2 、Vyi2 ，则(e)(f)xyocDxjDyirxiryj设转角为θ ，则x方向第j榀剪力墙x方向的侧移为：uxj=ryj·θuyi=-rxi·θVxj2=Dxj·ryj·θVyi2=Dyi·(-rxi·θ)由楼盖力矩平衡条件：null*将θ 代入式(e)、(f)，得(5.3.3a)(5.3.3b)侧向荷载F作用下，剪力墙的总剪力Vxj=Vxj1+Vxj2 (5.3.4a)Vyi=Vyi1+Vyi2 (5.3.4b)(e)(f)Vxj2=Dxj·ryj·θVyi2=Dyi·(-rxi·θ)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*　以O点为参考点，设抗侧刚度中心C点的坐标为xc、yc；在Fxc作用下，楼盖的侧移为ux ；对O点取矩: 将(5.3.2b)代入，得(5.3.5a)四、剪力墙结构抗侧刚度中心的确定(5.3.5b)同理(5.3.2b)例5.2《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*一、整体小开口剪力墙的材料力学方法高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算5.3.2 单榀剪力墙内力和侧移计算方法截面的应力分布《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*整体弯曲应力局部弯曲应力实际应力分布高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算整体弯曲墙肢均匀应力整体弯曲墙肢弯曲应力构成墙肢轴力构成墙肢弯矩《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null* 近似认为局部弯矩在各墙肢中按抗弯刚度分配。则任一墙肢的弯矩高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算墙肢内力计算　墙肢弯矩由两部分组成：整体弯曲下的墙肢弯矩、局部弯曲下的墙肢弯矩。　设整体弯矩所占比例为γ （则局部弯矩所占比例为１-γ ）。　整体弯曲时，各墙肢的曲率相等：Φ ＝ γ MP/EI；则各墙肢分担的整体弯矩为：(5.3.6)墙肢弯矩《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*墙肢轴力(5.3.7) 由外荷载所产生的总剪力VP 在各墙肢之间的分配既与墙肢截面惯性矩有关，又跟墙肢的截面积有关。近似取两者的平均值进行分配：(5.3.8)高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算独立墙肢、整截面剪力墙的截面内力可利用平衡条件方便地求出M1MjN1Nj墙肢剪力《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*侧移计算均匀分布荷载作用顶点集中荷载作用倒三角分布荷载作用高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*刚域的影响用刚度无限大的刚臂反映。二、壁式框架的D值法高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算　与普通框架相比，壁式框架的截面尺寸较大，剪切变形的影响不应忽略；节点部位存在刚性区域。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*对于梁：(5.3.10a)对于柱：(5.3.10b)若算得的刚臂长度为负值，则取为零。刚臂长度的取值高层结构5.1 体系与布置5.3.1 荷载分配5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.3.2 内力侧移计算bchba1a2db1db2c1c2dc1dc2《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*带刚臂杆件的转角位移方程 设有杆1—2，总长为l，两端有刚域al和bl 。 先以杆的等截面部分 1′ — 2′ 为脱离体进行分析。当1、2两端各有一个单位转角时， 1′、 2′ 两点除了有单位转角外，还有线位移al和bl 。杆端相对位移al+bl 产生的弯矩：单位杆端转角所产生的杆端弯矩： 1′ — 2′杆端总弯矩：《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*1′ 、 2′处的剪力：　以刚臂为脱离体，根据平衡条件，得到1、2处的杆端弯矩:其中；；i=EI/l(5.3.11)杆端弯矩之和:《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*带刚臂柱的抗侧刚度D(5.3.12)式中α 值的计算公式见表5-9。带刚臂框架柱的反弯点高度yh=(a+sy0+y1+y2+y3)h (5.3.13)s—无刚臂部分柱与柱总高之比，s=h ' /h；y0—标准反弯点高度比，可由附表Ｄ.1或D.2查得；y1—上、下层横梁刚度比对y 的修正，查附表D.3；y２、 y3—上、下层层高变化对y 的修正，查附表D.4。楼层剪力在各柱的分配；柱端弯矩的计算；梁端弯矩、剪力的计算；柱轴力计算以及框架侧移的计算方法均与普通框架相同。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.4.1 框架—剪力墙结构的简化分析模型一、基本假定5.4 框架—剪力墙结构分析楼盖结构在其平面内的刚度为无限大，平面外刚度可忽略不计； 水平荷载的合力通过结构的抗侧刚度中心； 框架与剪力墙的刚度特征值沿结构高度为常量。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*二、平面计算模型 由于水平荷载通过结构的抗侧刚度中心，楼盖仅发生沿荷载作用方向的平移，荷载方向每榀框架和每榀剪力墙在楼盖处具有相同的侧移，所承担的剪力与其抗侧刚度成正比，而与框架和剪力墙所处的平面位置无关。 于是可把所有框架等效成综合框架，把所有剪力墙等效成综合剪力墙；并将综合框架和综合剪力墙放在同一平面内分析。null*高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析三、刚度特征的计算综合剪力墙的抗弯刚度等于各榀剪力墙等效抗弯刚度之和：《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*剪力墙的等效抗弯刚度（顶点集中荷载下）（整截面）（整体小开口）二、联肢剪力墙(5.2.14)一、独力墙肢、整截面剪力墙和整体小开口剪力墙(5.2.3c)（独立墙肢）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*n层、m-1跨F单根柱抗侧刚度J层层间抗侧刚度结构等效抗侧刚度顶点侧移Δ=F/D三、壁式框架？(5.3.12)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析三、刚度特征的计算综合剪力墙的抗弯刚度等于各榀剪力墙等效抗弯刚度之和：综合框架的抗侧刚度等于各榀框架抗侧刚度之和：需考虑柱的轴向变形时，框架的抗侧刚度修正为综合连梁约束刚度Cb定义为所有连梁约束弯矩的总和沿高度方向的分布力矩 (5.4.1a)(5.4.1b)(5.4.2)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.2 综合框架—综合剪力墙模型的基本方程计算模型综合剪力墙计算简图综合框架计算简图将综合连梁沿高度连续化，其作用分别用轴向分布力pf和约束弯矩mb代替。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*综合剪力墙计算简图zdyHy　分离后的综合剪力墙相当于受侧向分布荷载p-pf和分布力矩mb作用的竖向悬臂构件。由材料力学的挠曲线近似微分方程微分两次，得到(1)根据综合连梁约束刚度的定义mb=Cbθ =Cb du/dz (2)高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*根据综合框架抗侧刚度的定义Vf=Cf·du/dz由材料力学dVf/dz=-pf，得到(1)(3)(2)、(3）式代入(1)式，并令ξ =z/H，有(5.4.3)(5.4.4a)其中λ 称为框架—剪力墙结构刚度特征值，mb=Cbθ =Cb du/dz (2)对于框架——剪力墙结构的铰接体系，只需令Cb=0《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.4.3 框架——剪力墙结构的内力与侧移计算四阶常系数线性微分方程，其解包括：相应齐次方程的通解和一个特解。三种典型水平荷载下，微分方程的特解可表示为一、方程求解(均匀分布荷载)(倒三角分布荷载)(顶点集中荷载)(1)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*齐次方程的特征方程为：r4- λ 2r2=0其解r1=r２=0，r３＝λ，r４=-λ 齐次方程的通解：（2）常数C1、C2、A、B由上下端的边界条件确定。（3）高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算0《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*结构底部位移为零，即ξ=０，u=0结构顶部综合剪力墙弯矩为零，即结构底部转角为零，即ξ =0，θ=du/dξ=00C2+A λ =0C1+B =0(4)(5)(6)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*结构顶部的总剪力，ξ=1其中=为综合框架剪力；Vw为综合剪力墙剪力只有水平分布荷载（p-pf）才会在综合剪力墙内产生剪力，而综合剪力墙弯矩Mw中还包含分布力矩mb部分，需要剔除。称 为综合剪力墙的名义剪力《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*可得到，（均匀分布荷载）（倒三角分布荷载）（顶点集中荷载）（7）利用式（1）~（7）可求出四个积分常数为了使用方便，用相对值表示u0——外荷载作用于综合剪力墙（纯剪力墙结构）时，结构顶点的侧向位移值《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null* 求得侧移u后，根据弯矩与位移的关系 可求得综合剪力墙弯矩: 二、综合剪力墙弯矩高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算M0——外荷载在结构底部产生的总力矩《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null* 根据弯矩与剪力的关系 　可求得综合剪力墙名义剪力 三、综合剪力墙名义剪力高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算V0——外荷载在结构底部产生的总剪力《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(5.4.9b)由水平力平衡条件：Vw=Vp-Vf(5.4.9c)对于铰接体系只需取mb=0。 四、综合剪力墙、综合框架剪力，综合连梁约束弯矩高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算以及(5.4.9a)Vw=VP-Vf《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*五、单榀框架、单榀剪力墙和单根连梁的内力计算单榀剪力墙的内力按剪力墙的等效抗弯刚度进行分配；单榀框架的 内力按框架的抗侧刚度进行分配；单根连梁的内力按连梁的约束刚度进行分配。高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.4.4 框架——剪力墙结构的协同工作性能一、结构的侧移特性高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算5.4.4协同工作性能框架：自底向上层间位移越来越小；剪力墙：自底向上层间位移越来越小；框-剪：自底向上层间位移先越来越大、后越来越小《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*框架：侧移曲线呈“剪切型”剪力墙：侧移曲线呈“弯曲型”框-剪：侧移曲线呈“弯剪型”，下部呈“弯曲型”、上部呈“剪切型”刚度特征值越小，框架-剪力墙的侧移曲线越接近剪力墙；刚度特征值越大，框架-剪力墙的侧移曲线越接近框架当λ小于1时可忽略框架的作用；当λ大于6时可忽略剪力墙的作用；《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*综合剪力墙弯矩分布综合剪力墙弯矩小于外荷载产生的弯矩；刚度特征值越大、相差越大结构上部出现反向弯矩；刚度特征值越大、反向弯矩的范围越大二、内力分布特性《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*在结构下部，综合剪力墙承担的剪力和综合框架承担的剪力与外荷载产生的剪力同号，两者分担剪力剪力矩分布在结构底部，综合框架承担的剪力为0，外荷载产生的总剪力全部由综合剪力墙承担在结构上部，综合剪力墙承担的剪力与外荷载产生的剪力反号；综合框架承担的剪力大于外荷载产生的剪力在结构顶部，尽管外荷载产生的剪力伪，但综合剪力墙和综合框架内存在方向相反、数值相等的剪力《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.4.1 分析模型5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.4.2 基本方程5.4.3内力侧移计算5.4.4协同工作性能三、荷载分配沿结构高度，综合剪力墙与综合框架并不按固定的比例分配外荷载p在结构上部，pw、 pf 与p的方向相同；在结构下部，pw与 pf 的方向相反， pw大于p；在结构顶面，综合剪力墙与综合框架之间存在大小相等、方向相反的集中力（因而顶层连梁必须加强）《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.5.1 支撑的种类5.5 框架—支撑结构分析简介一、中心支撑十字交叉杆单斜杆K形斜杆人字形斜杆V形斜杆具有较大的侧向刚度；但反复荷载作用下对结构产生较大的冲击力《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析二、偏心支撑(a)单斜杆式(b)V字形(c)门架式(d)人字形eeee利用耗能段的塑性变形耗能以保证支撑斜杆不屈服或屈服在后《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.5.2 桁架受力性能5.5.2 单榀竖向桁架的受力性能一、内力分布特性B=h1111hhhhH0136-6-10-1-3-1-2-3-441010(a)杆件内力(b)剪力分布(c)弯矩分布12341h3h6h10h横杆（横梁）起传递水平力作用，其值与支撑类型有关，对于单斜杆与楼层剪力成正比斜杆：承受水平剪力，其值与楼层剪力成正比；起着使弦杆协同工作的作用弦杆承担力矩，其值与楼层倾覆力矩成正比《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*二、侧移曲线特性B=hhhhhH弦杆　弦杆累加（求和）刚好等于桁架高度；将桁架沿高度连续化。NP(y)≈MP(y)/B　任意y高度弦杆的轴力可近似表示为：　高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.5.2 桁架受力性能《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*对于侧向均布荷载，MP(y)＝q(H-y)2/2z高度作用一单位水平荷载，y(y≤z)高度弦杆轴力可近似表示为N1(y)＝(z-y)/BMPyq(H-y)2/2假定各弦杆面积Ａc相等。则由弦杆轴向变形引起的侧移(5.5.1a)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*(5.5.1a)(5.2.1b)　几何参数AcB2相当于竖向悬臂构件的２I；可以推断由弦杆轴向变形引起的侧移呈弯曲型。取z=H，得到由弦杆轴向变形引起的桁架顶点位移(5.5.1b)高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.5.2 桁架受力性能《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.5.2 桁架受力性能腹杆　任意y高度横杆和斜杆轴力都与水平荷载产生的剪力成正比。对于单斜杆支撑，横杆轴力近似等于V、斜杆轴力近似等于V/cosθ 。横杆累加长度等于B·H/h；斜杆长度累加等于H/cosθ。(5.5.2a)(5.2.2b)可以推断由腹杆轴向变形引起的侧移呈剪切型。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*假定B=h，则H/B=层数n；取Ac=Ah=Ad。 当层数达到８时，弦杆轴向变形在支撑桁架的侧移中占到90％；侧移曲线呈弯曲型。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*三、讨论：不同结构形式的侧移曲线特性比较竖向悬臂构件(剪力墙)由弯曲变形引起的侧移呈“弯曲型”由剪切变形引起的侧移呈“剪切型”当高宽比(H/B)≥4时，总体侧移呈弯曲型框架结构由梁柱弯曲变形引起的侧移呈“剪切型”由柱轴向变形引起的侧移呈“弯曲型”当高宽比(H/B)≤4时，总体侧移呈“剪切型”桁架结构由弦杆轴向弯曲变形引起的侧移呈“弯曲型”由腹杆轴向变形引起的侧移呈“剪切型”当高宽比(H/B) ≥ 4时，总体侧移呈“弯曲型”为什么？《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*截面变形种类应变有两种：正应变和剪应变；截面的变形有四种：轴向变形、弯曲变形、剪切变形和扭转变形 。 杆件变形种类null*高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.5.2 桁架受力性能5.5.3 结构分析方法5.5.3 框架——支撑结构的分析方法综 合 支 撑综 合 框 架综 合 连 杆p框架—支撑结构分析模型 将框架合并成综合框架；将支撑合并成综合支撑；两者之间用综合连杆相连 。 综合支撑的变形呈弯曲型，与剪力墙类似；所以框架—支撑结构的内力分析方法以及内力分布特点同框架—剪力墙结构。如何计算综合支撑等效抗弯刚度？《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高层结构5.1 体系与布置5.5.1 支撑种类5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.5.2 桁架受力性能5.5.3 结构分析方法　令ai为第i根支撑柱到支撑桁架柱组合截面形心轴的距离，则双柱支撑桁架有a1=a2=B/2。于是支撑桁架的等效抗弯刚度可以表示为：EIeq=EAcB2/2=E(Ac1a21+ Ac2a22)　考虑腹杆变形的影响后，对于由多榀支撑桁架组成的综合支撑，其等效惯性矩Ieq (5.5.3)Ac1Ac2a1Ba2组合截面形心轴μ：考虑腹杆轴向变形的折减系数，对于中心支撑可取0.8~0.9AcB2相当于竖向悬臂构件的２I《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*5.6 筒体结构分析简介5.6.1 筒体的受力特性一、实腹筒筒体：水平荷载下，不仅腹板参与工作，翼缘也完全参与工作；弯矩主要由翼缘承担，剪力主要由腹板承担。受力特点剪力墙：仅水平荷载方向的剪力墙发挥作用；既承受弯矩又承受剪力作用。《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*实腹筒的截面惯性矩：剪力墙的截面模量：Ww=2tB2/6=tB2/3 　由于t远小于Ｂ，Wt/Ww≈4 ，即同等条件下，实腹筒体的抗弯承载力大致是剪力墙的４倍。高层结构5.6.1 受力特性5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析IT=(B+t)4/12-(B-t)4/12 =2B3t[1+(t/B)2]/3截面模量：5.6 筒体结构分析抗弯能力《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*高宽比>4时，侧移以弯曲变形为主，位移曲线呈弯曲型； 高宽比<1时，侧移以剪切变形为主，位移曲线呈剪切型； 高宽比1~4时，侧向位移曲线介于剪切型与弯曲型之间。(a)H/B=4(b)H/B=1变形特性《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*剪力滞后高层结构5.6.1 受力特性5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.6 筒体结构分析梁的剪切变形dxVVmmnn(a) 梁段(b) 单元剪切变形(c) 截面剪切变形《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*剪切变形对正应力分布的影响(a) 实际分布(b) 按平截面假定的分布(c) 修正项考虑剪切变形后，正应力沿截面高度不再是线性变化。 剪切变形将使得靠近中和轴一段区域内的正应力变小；另外区段内的正应力增加，这种现象在工程上称为剪力滞后效应，由剪力引起的正应力滞后 。 对于一般的矩形截面浅梁，修正项占的比例不大，当梁的跨高比等于2时，修正项为主要项的1/15 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*宽翼缘梁（工字形截面）(a) 剪应力分布(b) 正应力分布 翼缘中不仅存在沿竖直方向的剪应力（图中未画），还存在沿水平方向的剪应力。这种剪应力沿翼缘是变化的，因而翼缘截面会出现翘曲，出现与腹板类似的剪力滞后效应：靠近腹板的正应力大于按平截面假定计算的数值；而远离腹板的正应力小于按平截面假定计算的数值 《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null* 翼缘水平向的剪应力沿宽度方向呈线性变化，当翼缘很宽时，其数值会很大； 水平剪应力引起的剪切应变使得纵向应变在翼缘宽度范围内不相等，因而其正应力沿宽度方向不再是均匀分布； 靠近腹板位置的正应力大，远离腹板位置的正应力小，出现剪力滞后。 高层结构5.6.1 受力特性5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.6 筒体结构分析实腹筒(箱形截面)《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*二、框筒普通框架仅考虑平面内的承载能力和刚度，而忽略平面外的作用； 框筒结构的水平剪力主要由腹板框架承担，整体弯矩则主要由一侧受拉，另一侧受压的翼缘框架承担。LB水平荷载与框架的比较高层结构5.6.1 受力特性5.2 剪力墙性能5.3 剪力墙分析5.4 框架－剪力墙分析5.5 框架－支撑分析5.6 筒体结构分析《建筑结构设计》课件2013版.东南大学邱洪兴null*L实际应力分布实际应力分布B水平荷载(b)框筒结构的正应力分布 相对于实腹筒，框筒的宽度很大，因而这种剪力滞后现象非常明显； 减小剪力滞后的措施:采用