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线刚度怎么计算 线刚度( 二 )


当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度接近墙肢的线刚度时，剪力墙的力学性能接近框架，称为墙式框架 。

墙梁(即连梁)和墙柱(墙肢)的轴线作为墙架的计算简图 。由于连梁和墙柱的截面高度较大，在墙梁和墙柱的连接区域形成一个弯曲和剪切变形较小、刚度较高的区域 。这个区域一般称为刚性域 。壁式框架是一种变截面刚架，在构件的端部有刚性区域 。墙架可以算是框架的一种，但与普通框架有一点不同:墙架有刚性域；墙体框架构件截面较宽，剪切变形的影响不容忽视 。因此，对D值和考虑剪切变形的刚域构件反弯点高度进行修正后，可采用D值法计算墙架 。
二、各类剪力墙计算要点
洞口类型和大小不同，剪力墙结构的计算方法和图表也不同 。整体墙和小开洞整体墙的计算简图基本是单根竖向悬臂杆，计算方法是基于材料力学的公式(整体墙不修正，小开洞整体墙修正) 。对于其他类型的剪力墙，计算简图不能用单一的竖向悬臂杆来表示，而应按能反映其行为的结构体系进行计算 。
1.整体剪力墙
整体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定)，可视为整体悬臂受弯构件，可用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
整个墙体的内力可按上端自由下端固定的悬臂构件计算，任意截面的弯矩和剪力可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则，将墙体在弯曲、剪切和轴向变形后的顶点位移转换为一个只考虑弯曲变形的等效竖向悬臂杆的刚度 。
(2)位移计算
整个墙体的位移，如墙顶的侧向位移，也可以用材料力学的公式计算 。但由于剪力墙截面较大，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
小开墙是指门窗的竖向布置 。虽然开口总面积超过墙体总面积的15%，但仍属于小开口开洞剪力墙 。通过试验发现，小开洞剪力墙在水平荷载作用下的力学性能与整体剪力墙接近，其截面受力后基本保持平面，法向应力分布模式也保持线性分布，各墙肢只有少量的局部弯矩 。沿墙肢高度方向，大部分楼层的墙肢没有反弯点 。总的来说，剪力墙还是类似于竖向悬臂杆 。它为利用材料力学公式计算内力和侧移提供了前提，然后考虑局部弯曲应力的影响，进行修正，就可以解决小开洞剪力墙的内力和侧移计算 。首先，将整个小开洞剪力墙作为悬臂构件，根据材料力学公式计算Z标高处的总弯矩、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.双肢剪力墙
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，其应力和变形发生了变化 。墙肢的线性刚度远大于连梁的线性刚度 。每个连梁中间有一个反弯点，单独每个墙肢的弯曲效应显著 。只有少数楼层有反弯点，需要采用相应的方法进行分析 。
墙面有一排孔洞的墙叫双肢墙；当有多排洞口时，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次超静定问题 。为了简化计算，一般可采用解微分方程的方法(连续连杆法)进行计算 。
4.多肢剪力墙
当有多排孔洞排列整齐时，就成了多肢剪力墙 。多肢墙也可用连续连杆法求解，基本假设和基本系法与双肢墙相似 。因为墙肢和开口的数量比双肢墙多，所以沿垂直切口的基本未知数会相应增加 。通过在连梁的每个缺口处建立变形协调方程，可以建立k个微分方程 。需要注意的是，在第I个槽口建立协调方程时，除了I-1跨连梁的内力外，还要考虑I-1跨连梁的内力和I+1跨连梁的内力对I墙肢的影响，这是与双肢剪力墙的明显区别 。


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