框架剪力墻超強(qiáng)分析

1、一.剪力墻設(shè)計(jì)中的基本概念1剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板，受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其長(zhǎng)度與厚度的比值，當(dāng)比值小于或等于4時(shí)可按柱設(shè)計(jì)，當(dāng)墻肢長(zhǎng)與肢寬之比略大于4或略小于4時(shí)可視為為異形柱，按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。2剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛

2、度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設(shè)計(jì)成延性彎曲型。3實(shí)際工程中剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻：整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂，當(dāng)剪力墻墻肢較長(zhǎng)時(shí)，在力作用下法向應(yīng)力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱，配筋應(yīng)盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；為防止剪切破壞，提高延性應(yīng)將底部截面的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力適當(dāng)提高

3、或加大配筋率；為避免斜壓破壞墻肢不能過(guò)小也不宜過(guò)長(zhǎng)，以防止截面應(yīng)力相差過(guò)大。聯(lián)肢墻是由連梁連接起來(lái)的剪力墻，但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨(dú)作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點(diǎn)要注意墻肢軸壓比限值。壁式框架：當(dāng)剪力墻開洞過(guò)大時(shí)形成寬梁、寬柱組成的短墻肢，構(gòu)件形成兩端帶有剛域的變截面桿件，在內(nèi)力作用下許多墻肢將出現(xiàn)反彎點(diǎn)，墻已類似框架的受力特點(diǎn)，因此計(jì)算和構(gòu)造應(yīng)按近似框架結(jié)構(gòu)考慮。綜上所述，設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，應(yīng)根據(jù)各型墻體的特點(diǎn)，不同的受

4、力特征，墻體內(nèi)力分布狀態(tài)并結(jié)合其破壞形態(tài)，合理地考慮設(shè)計(jì)配筋和構(gòu)造措施。4墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對(duì)局部受壓承載力驗(yàn)算。在剪力墻承載力計(jì)算中，對(duì)帶翼墻的計(jì)算寬度按以下情況取其小值：即①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的翼緣寬度；③墻肢總高度的110；④剪力墻厚度加兩側(cè)翼墻厚度各6倍的長(zhǎng)度。5為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工

5、，使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力，規(guī)范要求一、二級(jí)抗震墻時(shí)墻的厚度應(yīng)≥160mm，底部加強(qiáng)區(qū)宜≥200mm，三、四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)應(yīng)≥140mm，豎向鋼筋應(yīng)盡量配置于約束邊緣。以上所述的剪力墻設(shè)計(jì)中的概念問(wèn)題可能絕大部分設(shè)計(jì)人員都懂，但實(shí)際應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中，施工圖紙表達(dá)出來(lái)的東西有時(shí)則存在很大差別，追究原因，許多是體受力時(shí)當(dāng)洞口較小時(shí)，往往墻體顯槽形截面，因此在剪力墻結(jié)構(gòu)中除設(shè)置角窗處外，暗柱截面尺寸不必過(guò)大；而翼墻（柱）處實(shí)際上只

6、是建筑橫墻肢的端邊緣，不屬縱墻肢的端邊緣，在縱向水平力作用下，縱向墻法向應(yīng)力呈線性分布，縱墻肢受力似同偏壓柱；橫縱交點(diǎn)處剛度，約束性能好，因此對(duì)于翼墻（柱）的截面取值也沒(méi)必要過(guò)大；截面過(guò)大的暗柱和翼柱往往還容易形成連在一起，造成縱墻豎向配筋增加過(guò)多。但轉(zhuǎn)角墻（柱）則是剪力墻很重要的部位，必須嚴(yán)格遵守規(guī)范的規(guī)定。②.構(gòu)造邊緣構(gòu)件雖然“抗規(guī)”、“砼規(guī)”和“高規(guī)”都規(guī)定了配筋要求，但比較三本標(biāo)準(zhǔn)所給出的配筋要求的表格中的內(nèi)容則是矛盾的，是不協(xié)

7、調(diào)的；筆者認(rèn)為“砼規(guī)”GB500102002表11.7.16的要求比較合理。而“抗規(guī)”和“高規(guī)”表中的配筋要求是不夠合理或是不夠嚴(yán)密的。還應(yīng)指出三本規(guī)范中所給出的縱向構(gòu)造筋的數(shù)量4根或6根是不實(shí)際的；例如對(duì)于轉(zhuǎn)角墻（柱）的縱向筋數(shù)量，由于墻縱向筋的間距不宜大于300，又受墻厚限制，角柱的最小的縱向筋應(yīng)為8根，當(dāng)墻厚≥300時(shí)則最少需要12根，不會(huì)出現(xiàn)4根或6根的情況。三剪力墻結(jié)構(gòu)的厚度和配筋問(wèn)題1根據(jù)抗震規(guī)范6.1.2條規(guī)定，8度地震區(qū)

8、剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)至少應(yīng)為二級(jí)；按6.4.1條要求剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)不宜小于200mm，且不小于層高的116，其他部位不小于160mm，當(dāng)墻端頭無(wú)翼墻或暗柱時(shí)不應(yīng)小于層高的112。以上規(guī)定目的是為防止因墻體平面外剛度過(guò)小，穩(wěn)定性差，容易在偏心荷載作用下壓屈失穩(wěn)，但這些規(guī)定對(duì)于八度地震區(qū)的多層及低高層剪力墻結(jié)構(gòu)顯得不夠合理。例如5~15層的剪力墻結(jié)構(gòu)，一般墻肢在重力荷載代表值作用下軸壓比都小于0.2，電算結(jié)果墻體往

9、往只需要構(gòu)造配筋，但只因底部功能要求3.9m層高，墻厚就得240mm若業(yè)主要求室內(nèi)視野開闊，不設(shè)外縱墻，橫墻朝外端頭不允許帶翼墻或端柱時(shí)，當(dāng)層高35~4.2m時(shí)，則墻厚需要320~350mm顯然不合理。所以像這樣的特殊情況的低多層建筑不應(yīng)要求死扣規(guī)范，而通過(guò)采用概念設(shè)計(jì)分析，控制墻肢軸壓比，進(jìn)行墻體截面條件、強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算并在構(gòu)造上適當(dāng)加強(qiáng)暗柱或配筋，保證其整體性連接等措施，是可以使墻厚減小的。2墻體的配筋率，目前在“砼規(guī)”11.7.

10、11條文強(qiáng)制規(guī)定在一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻中，豎向和水平分布筋的最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%部分框支剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋率不應(yīng)小于0.3%這配筋率比其在80年代前的配筋率).07~0.1%要大多了，和國(guó)外的配筋率0.1~0.25%的高者基本接軌，這在高層或者較長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是合理的，但對(duì)于低矮、短小的剪力墻值得探討。墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時(shí)起到抵抗溫度應(yīng)力防止砼出現(xiàn)裂縫，設(shè)