剪力:
所谓剪力(Shear Force)就是:作用于同一物体上的两个距离很近(但不为零),大小相等,方向相反的平行力。 例如剪刀去剪一物体时,物体所受到两剪刀口的作用力就是剪力。或物体由于物理特性而为了恢复因为力矩而产生的变形而产生的内部作用力。
剪力墙在建筑中的运用一个重要的作用就是抗震。
剪应力:
剪应力是应力的一种,定义为单位面积上所承受的力,且力的方向与受力面的法线方向正交。
详细介绍:
物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面相切的称为剪应力或切应力。
在材料中取一个正六面单元体,在这个单元体上两个相互垂直的平面上,剪应力必然成对存在,且数值相等,其方向共同指向或共同背离这两个平面的交线(棱线)。
在相互垂直平面上,切应力成对存在且数值相等,两者都垂直于两个平面的交线,方向则共同指向或共同背离这一交线。这就是(剪)切应力互等定理。
推导的前提条件是认为单元处于平衡状态,力的平衡和力矩的平衡。
扩展资料:
1、在液体层流中相对移动的各层之间产生的内摩擦力的方向一般是沿液层面(指液体流动时,流向视为一个倒圆柱时,该圆柱的横截面)的切线,流动时液体的变形是这种力所引起的,因此叫做切变力(又叫剪切力),单位面积上的切变力与单位面积之比叫做切应变力,又称切应力。
2、流体力学中,切应力又叫做粘性力,是流体运动时,由于流体的粘性,一部分流体微团作用于另一部分流体微团切向上的力。
3、杆件切应力最大处:杆件的中心轴线。切应力的量值等于单位面积上内力的量值。切应力和压强单位相同,因此实质上并不是力,而出于习惯,可以将切应力当作力来称呼,但是需要强调为“单位面积上的切应力”。
参考资料:
弯曲应力(bending stress)系指法向应力的变化,分量沿厚度上的变化可以是线性的,也可是非线性的。其最大值发生在壁厚的表面处,设计时一般取最大值进行强度校核。壁厚的表面达到屈服后,仍能继续提高承载能力,但表面应力不再增加,屈服层由表面向中间扩展。所以在压力容器中,弯曲应力的危害性要小于相同数值的薄瞋应力(应力沿壁厚均布)。
在载荷作用下,梁横截面上一般同时存在剪力和弯矩。由切应力τ构成剪力,由正应力σ构成弯矩,如图1所示。由正应力与切应力引起的弯矩分别称为弯曲正应力与弯曲切应力。
推导纯弯曲梁横截面的正应力公式,与推导扭转切应力公式相似,也需要从变形几何关系、物理关系和静力学三方面来考虑。 [2]
变形几何关系
纯弯曲时梁的纵向“纤维”由直线变为圆弧,相距 的两横截面1'-1'和2'-2'绕中性轴发生相对转动,如图2所示。横截面1'-1'和2'-2'延长相交于O点,O点即为中性层的曲率中心。设中性层的曲率半径为ρ,此两横截面夹角为 ,则距中性层为y处纵向“纤维”ab的正应变为
图2
图2
实际上,由于距中性层等远各纵向“纤维”的变形相同,所以,上述正应变ε即代表距中性层为y的任一纵向“纤维”的正应变。
物理关系
根据纵向纤维假设,各纵向”纤维”处于单向拉伸或压缩状态,因此,当正应力不超过材料的比例极限时,胡克定律成立,由此得横截面上距中性层y处的正应力为
该式就是梁纯弯曲时横截面上的正应力分布规律。由此式可知,横截面上任一点处的正应力与该点到中性轴的距离成正比,距中性轴等远的同一横线上的各点处的正应力相等,中性轴各点处的正应力均为零。
静力学关系
图3
图3
上面虽已得到正应力分布规律,但还不能用所给公式直接计算梁纯弯曲时横截面上的正应力。至此有两个问题尚未解决:一是中性层的曲率半径ρ仍未知;二是中性轴位置未知,故式中之y还无从确定。解决这两个问题,需要借助于静力学关系。
令横截面纵向对称轴为y轴,中性轴为x轴,梁轴线为x轴,在坐标(y,a)处取一微面积dA,法向微内力为ρdA(图3),横截面各微面积上的法向微内力ρdA组成一空间平行力系,而且横截面上不存在轴力,仅存在位于x-y平面内的弯矩M,因此
得:
由于 ≠0,故
式中左边的积分代表横截面对z轴的静矩 。只有当z轴通过横截面形心时,静矩 才为零。由此可见,中性轴通过横截面形心。
可得:
此式为用曲率表示的弯曲变形公式。公式中 代表横截面对z轴的惯性矩。
由推出的公式易得纯弯曲时梁横截面上的正应力计算公式为:
此式为弯曲正应力的一般公式。
弯曲正应力公式的应用范围编辑
弯曲正应力公式是在纯弯曲情况下推导的。当梁受到横向力作用时,在横截面上,一般既有弯矩又有剪力,这种弯曲称为横力弯曲。由于剪力的存在,在横截面上将存在切应力τ,从而存在切应变γ=τ/G。由于切应力沿梁截面高度变化,故切应变γ沿梁截面高度也是非均匀的。因此,横力弯曲时,变形后的梁截面不再保持平面而发生翘曲,如图4中的1-1截面变形后成为1'-1'截面。既然如此,以平面假设为基础推导的弯曲正应力公式,在横力弯曲时就不能适用。但是,如果两截面间没有载荷作用时,则两截面的剪力相同,其翘曲程度也相同,由弯矩所引起的纵向纤维的线应变将不受剪力的影响,所以弯曲正应力公式仍然适用。当梁承受分布载荷作用时,两截面上的剪力不同,因而翘曲程度也不相同,而且,此时纵向纤维还受到分布载荷的挤压或拉伸作用,但精确分析表明,如果梁长l与梁高h相比足够大时,这种翘曲对弯曲正应力的影响很小,应用公式计算弯曲正应力仍然是相当精确的。
综上所述,对于各横截面剪力相同的梁和各横截面剪力不相同的细长梁,在纯弯曲情况下推导的弯曲正应力公式仍然适用。
剪力墙按结构材料可以分为钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。那么你对剪力墙了解多少呢以下是由我整理关于什么是剪力墙的内容,希望大家喜欢!
剪力墙的类别
一般按照剪力墙上洞口的大小、多少及排列方式,将剪力墙分为以下几种类型:
整体墙
没有门窗洞口或只有少量很小的洞口时,可以忽略洞口的存在,这种剪力墙即称为整体剪力墙,简称整体墙。
当门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%,且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸时,即为整体墙。
小开口整体墙
门窗洞口尺寸比整体墙要大一些,此时墙肢中已出现局部弯矩,这种墙称为小开口整体墙。
连肢墙
剪力墙上开有一列或多列洞口,且洞口尺寸相对较大,此时剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢,故称连肢墙。
框支剪力墙
当底层需要大空间时,采用框架结构支撑上部剪力墙,就形成框支剪力墙。在地震区,不容许采用纯粹的框支剪力墙结构。
壁式框架
在连肢墙中,如果洞口开的再大一些,使得墙肢刚度较弱、连梁刚度相对较强时,剪力墙的受力特性已接近框架。由于剪力墙的厚度较框架结构梁柱的宽度要小一些,故称壁式框架。
开有不规则洞口的剪力墙
有时由于建筑使用的要求,需要在剪力墙上开有较大的洞口,而且洞口的排列不规则,即为此种类型。
需要说明的是,上述剪力墙的类型划分不是严格意义上的划分,严格划分剪力墙的类型还需要考虑剪力墙本身的受力特点。
剪力墙的特点短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的4-8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
这种结构形式的特点是:
①结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;
②墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置;
③能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单;
④连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽;
⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。
对短肢剪力墙结构的设计计算,因是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,前者如建研院的TBSA、TAT、广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块;后者如建研院的TBSSAP、SATWE、清华大学的TUS、广东省建院的SSW等。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广,但对墙肢较长的短肢剪力墙,应该用空间杆-墙组元程序进行校核。
在进行以上分析后,按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计,相对于异形柱结构,短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟,但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。
◎由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯,楼梯间形成刚度较大的内筒,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防;
◎短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,应加强其抗震构造措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率;
◎高层短肢剪力墙结构在水平力作用下,呈现整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力,由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂,因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量,加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接,避免形成孤立的“一”字形墙肢;
◎各墙肢分布要尽量均匀,使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近,必要时用长肢墙来调整刚度中心;
◎高层结构中的连梁是一个耗能构件,在短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对减小,连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁要求,控制砼压区高度,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70~80%解决。按强剪弱弯、强柱弱梁的延性要求进行计算, 剪力墙的计算。
剪力墙的适用范围①框架-剪力墙结构:由框架与剪力墙组合而成的结构体系,适用于需要有局部大空间的建筑,这时在局部大空间部分采用框架结构,同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗震能力,从而满足高层建筑的要求。
抗震墙竖向、横向分布钢筋的配筋,应符合下列要求:
1Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于025%;四级抗震墙不应小于020%;钢筋间距不应大于300mm,直径不应小于8mm。
2部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位,纵向及横向分布钢筋配筋率均不应小于03%,钢筋间距不应大于200mm。
②普通剪力墙结构:全部由剪力墙组成的结构体系。
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