剪力墙分类及力学特性

（一）试题回顾

【试题3.1.5】 各类多肢剪力墙判别指标的物理概念（1999年）

在各类多肢剪力墙的判别条件中，有两个判别指标：a和I/I。当a≥10和I/I_o≤ζ时[ζ按《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ391）中表4.5.5取用]，其物理概念应为下列何项所指？

（A）整体性很强，墙肢有较多反弯点

（B）整体性不强，墙肢不出现或极少出现反弯点

（C）整体性很强，墙肢不出现或极个别出现反弯点

（D）整体性不强，墙肢出现较多反弯点

【试题3.1.6】 剪力墙的类型（2000年）

本工程某轴线标准层墙面展开图如图3.1.8所示，其中括号内尺寸仅用于顶层。试问当简化计算时该墙的类型应为下列何项？

（A）整截面墙 （B）整体小开口墙 （C）联肢墙 （D）壁式框架

图 3.1.8

（二）不同洞口的剪力墙

图3.1.9所示为由弱连梁连接的各墙段，它们的高宽比均大于3，故每个墙段均为弯曲破坏的延性剪力墙。但各墙段并不全为实体墙，有的墙段还开设有洞口。由于墙段开有洞口，所以剪力墙实际是一开有洞口的悬臂构件，它的受力情况将随洞口的大小、形状和位置的不同而变化。在通常矩形洞口其位置接近横向尺度中部的情况下，其受力特点主要决定于洞口的大小，据此可将剪力墙分为不同的类型，每种类型有不同的力学特性。

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图 3.1.9

洞口大小常用洞口系数ρ来表示，其定义为：

（1）整体墙

凡墙面不开洞或开洞面积较小（通常规定洞口系数小于15%），且孔洞间净距及洞边至墙边的净距大于洞口长边尺寸时，可以忽略洞口的影响，作为整体墙来考虑，平面假定仍然适用，因而截面应力可按材料力学公式计算，应力图形如图3.1.10a所示。变形属于弯曲型。

（2）小开口整体墙

当洞口较大（例如洞口系数在15%～30%之间）时，平面假定得到的应力应加以修正，此时，可用平面假定得到的应力加上修正应力即可如图3.1.10b所示，变形基本上属于弯曲型。

（3）双肢剪力墙

如果洞口面积更大（例如洞口系数在30%～50%之间），此时墙肢截面应力离平面假定所得的应力相差较远，如图3.1.10c所示，不能用平面假定得到的整体应力加上修正应力来解决，它必须借助于列出墙肢微分方程来求解，它的变形已由弯曲型逐渐向剪切型过渡。对于双肢剪力墙，连梁对其受力特性的影响明显。水平荷载作用下，弯矩在墙肢、连梁之间的分配取决于梁和墙肢的相对刚度。若连梁弱而墙肢强，梁对墙肢的约束作用小，各墙肢如同独立工作的悬臂构件，此时外荷载产生的弯矩基本上由墙肢独立承担，连梁中的弯矩很小，结构的变形为弯曲型。若连梁强而墙肢弱，则梁对墙肢的约束作用大；水平荷载作用下，墙肢在与连梁的连接处转角很小，墙肢的变形表现为每层之间的双曲率弯曲，各层墙肢都有反弯点。结构的总体侧移表现为剪切型。事实上，这种结构的受力特性已接近壁式框架。当连梁和墙肢的相对刚度处于上述两种情况之间时，在水平荷载作用下，连梁的剪力会在墙肢中引起较大的轴力，这种轴力自上而下逐层累加。同时，连梁的约束也会导致墙肢的双曲率弯曲。这两种效应叠加的结果是：在剪力墙的底部数层表现为弯曲型变形，而在上部表现为剪切型变形。结构总体侧移表现为弯剪型，侧移曲线存在反弯点。这个反弯点的高低反映了连梁对墙肢的约束程度以及梁和墙肢的相对强弱。

图3.1.10 不同类型剪力墙受力特性

a）整体墙 b）小开口整体墙 c）双肢剪力墙 d）壁式框架

（4）壁式框架

当洞口尺寸甚大（例如洞口系数大于50%），虽然仍可按联肢剪力墙进行计算，但其受力情况已接近于框架（图3.1.10d）。只不过壁梁和壁柱都较宽，因而在梁柱交接区形成不产生弹性变形的刚域，这样梁柱端部一定长度内都属于这个刚域范围，因而常称为壁式框架，它的变形曲线已接近剪切型。

应该指出，与悬臂杆受力不同，墙肢由于宽度较大，每一肢的长宽比较小，故计算时应同时考虑弯曲变形和剪切变形的影响，由于高层结构自重等随高度增大而快速增大，因而还需考虑轴向变形的影响。所以不管是哪一类墙，一般均应考虑弯、剪、压三种变形影响。