剪力墻設(shè)計步驟

1、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟,一、剪力墻結(jié)構(gòu)布置－高層第二章二、剪力墻的計算－高層第五章三、剪力墻墻肢和連梁的設(shè)計(配筋)－高層第7章（僅考慮畢業(yè)設(shè)計中的內(nèi)容，三級以下剪力墻）,可簡化為平面計算的剪力墻分類,局部彎矩,整體彎矩,隨著開口的增加，變形逐漸由彎曲型過渡到剪切型洞口不規(guī)則墻不能簡化為桿件體系進行計算,壁式框架,剪力墻的尺寸和各部分名稱,,墻肢高度(懸臂梁跨度),墻肢厚度不小于160mm(截面寬度bw),,back,底部加強

2、區(qū)(P.178),塑性鉸區(qū)：底部高度等于截面高度的范圍底部加強區(qū)(高規(guī)7.1.9) ：含塑性鉸區(qū)在內(nèi)。底部加強區(qū) ≧ max{總高度/8, 底層兩層高}對加強區(qū)的特殊處理適當(dāng)提高抗剪承載力對軸壓比有較高的限值特殊的構(gòu)造措施如果地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位，則剪力墻底部加強區(qū)起算層號中扣除了地下室。,地下室頂板作為嵌固部位的若干規(guī)定,地下室頂板作為嵌固部位的條件剛度比要求：抗規(guī)6.1.14，地下室的抗側(cè)剛度不小于上部結(jié)構(gòu)剛

3、度的2倍。地下室頂板距離室外地坪高度不宜過大，宜小于地下室高度的1/3。地下室外墻距離上部結(jié)構(gòu)不宜過遠(不大于40-50m)。頂板構(gòu)造要求：樓板不小于180mm，砼強度不小于C30。宜采用雙層雙向配筋。此時剪力墻加強區(qū)起算層號中扣除了地下室。,截面設(shè)計原則和措施－延性剪力墻,墻肢1、強墻弱梁（破壞機制）：連梁先于墻肢屈服(框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，聯(lián)系梁同樣要弱于剪力墻)2、強剪弱彎：包括塑性鉸區(qū)域在內(nèi)任何區(qū)域均不能出現(xiàn)剪切破壞和錨

4、固破壞。充分發(fā)揮抗拉鋼筋的延性。3、限制軸壓比 4、設(shè)置邊緣構(gòu)件 5、盡可能出現(xiàn)大偏壓；不能出現(xiàn)小偏拉。6、剪力墻的破壞形態(tài)與剪跨比有關(guān)——（中）高墻連梁1、強剪弱彎 連梁也同樣要強剪弱彎2、抗剪配筋 配筋形式——交叉斜筋大配筋量3、連梁尺寸,剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計概要,一、剪力墻結(jié)構(gòu)布置概要結(jié)構(gòu)布置尺寸和材料二、剪力墻計算過程概要組合彎矩計算值強墻弱梁調(diào)整和強剪弱彎調(diào)整三、剪力墻截面設(shè)計過程概要墻肢截面設(shè)計

5、連梁截面設(shè)計構(gòu)造邊緣構(gòu)件(畢業(yè)設(shè)計中不考慮約束邊緣構(gòu)件),雙向布置剪力墻布置成T型、L型、I型上下連續(xù)：貫穿全高、避免剛度突變。左右對稱：可減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。避免錯洞：洞口宜成列布置，成明確的聯(lián)肢墻不宜太密：大開間 6~8m(宜采用)，小開間3~4m獨立墻段長度不能過長(總高度/墻段長度≤2)各墻肢長度宜均勻，不宜單墻段剛度過大,一、剪力墻結(jié)構(gòu)布置概要簡單、規(guī)則、均勻、對稱,對樓蓋的要求,,剪力墻門窗洞到邊緣的尺寸要求,

6、上圖中蘭框中為門窗洞距外縱墻600，距外橫墻300，距內(nèi)墻150。兩洞間500mm,,墻段和墻肢的長度,,,,,,洞口應(yīng)設(shè)置成弱連梁（跨高比>6）近似形成若干獨立墻段(非墻肢),剪力墻中的鋼筋,豎向：端部鋼筋和豎向分布鋼筋共同抗彎端部鋼筋類似梁上、下的縱向受力鋼筋－需經(jīng)抗彎承載力驗算獲得豎向分布鋼筋按構(gòu)造配筋－同時也參與抗彎水平：水平分布鋼筋抗剪，需通過斜截面抗剪承載力計算確定。,水平(橫向)分布筋－抗剪,豎向分布筋

7、－抗彎,back,端部縱筋豎向抗彎,,邊緣構(gòu)件,剪力墻中的鋼筋,抗震要求不能單排配筋。厚度大時，中間素混凝土過后，可設(shè)三排甚至更多。豎向分布鋼筋象梁的腰筋，水平分布鋼筋象柱的箍筋。但是計算結(jié)構(gòu)承載力時要考慮分布鋼筋。墻端部有邊緣構(gòu)件，旨在提高端部混凝土的抗壓能力。,剪力墻的兩類邊緣構(gòu)件(P.189-191),邊緣構(gòu)件：暗柱、端柱、翼墻、轉(zhuǎn)角墻約束邊緣構(gòu)件：三、四級剪力墻不需要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件：畢業(yè)設(shè)計中僅考慮此類構(gòu)件作用：提

8、高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變，改善剪力墻的延性。,剪力墻尺寸和材料墻肢最小厚度,160mm是最小的可能厚度.電梯井墻肢厚度不宜小于160mm剪力墻墻肢混凝土強度>C20每一個墻肢長度不大于8m剪力墻墻肢鋼筋：分布筋、箍筋HRB235(I級)其它HRB335(II級）,h－層高,back,二、剪力墻計算過程概要,各片剪力墻荷載的計算豎向荷載——按受荷面積(從屬面積)，無彎矩和剪力水平荷載——按等效抗彎剛度分配到各墻肢

9、各片剪力墻在分得的荷載作用下的內(nèi)力和位移計算整截面墻和整體小開口墻——材料力學(xué)方法聯(lián)肢墻（雙肢墻）——連續(xù)化方法壁式框架——帶剛域D值法內(nèi)力組合：軸力和彎矩設(shè)計值：偏心受壓構(gòu)件，組合方法與框架柱相同剪力設(shè)計值：只考慮水平荷載產(chǎn)生的剪力調(diào)整獲得內(nèi)力設(shè)計值墻肢：強剪弱彎調(diào)整 (比較：框架柱需要進行強柱弱梁調(diào)整)連梁：強墻弱梁調(diào)整、強剪弱彎調(diào)整。邊緣構(gòu)件設(shè)計,剪力墻墻肢內(nèi)力計算方法一覽,四種荷載分別計算對應(yīng)的內(nèi)力以上“結(jié)

10、構(gòu)計算”指采用整體墻、聯(lián)肢墻、壁式框架等的計算方法進行計算,剪力墻在豎向荷載作用下內(nèi)力計算,各片剪力墻單獨計算。不考慮結(jié)構(gòu)連續(xù)性和各結(jié)構(gòu)單元及各剪力墻的協(xié)同工作。墻肢軸力由豎向荷載引起，彎矩和剪力為零豎向荷載：墻負荷范圍內(nèi)的永久和可變荷載各層樓面荷載：三角形或梯形分布或集中荷載剪力墻自重：均布荷載注1：此方法與樓面?zhèn)鹘o梁的荷載計算方法類似注2：本方法僅適用現(xiàn)澆樓蓋注3：聯(lián)肢墻的墻肢受力，以洞口中線分界注4：計算墻肢自重重

11、力荷載時，要扣除門窗洞,水平荷載效應(yīng)計算概要,整體墻(高層P.106)：內(nèi)力直接按靜力計算；位移：引入等效抗彎剛度考慮剪切變形后，采用懸臂梁公式有洞口時，引入折算慣性矩和折算面積。整體小開口墻：按靜力計算的內(nèi)力(彎矩剪力和軸力)按剛度等在墻肢中分配。聯(lián)肢墻：連續(xù)連桿法計算壁式框架：用普通框架的D值法；有三點不同：需要用新公式計算梁柱的線剛度；需要用壁梁和壁柱的線剛度計算D值；需要進一步修正反彎點高度和梁柱剛度比注：抗

12、震教材中P.168－180給出了框架剪力墻結(jié)構(gòu)水平荷載內(nèi)力計算的全過程。,剪力墻分類和計算方法,整體小開口墻的內(nèi)力計算公式,整體小開口墻的墻肢彎矩由整體彎矩和局部彎矩組成,1、墻肢彎矩,2、墻肢軸力,3、墻肢剪力，按墻肢截面積和慣性矩的平均值進行分配,: 外荷載對于剪力墻截面的總剪力。,連續(xù)連桿法－計算步驟,設(shè)有k個連梁(k+1個墻肢，雙肢墻k =1)。設(shè)置x坐標(biāo)系原點：原點在頂層，方向向下。1、計算各種參數(shù)1、幾何參數(shù)：各墻肢、

13、連梁的截面面積和慣性矩；2、剛度參數(shù)：墻梁剛度比、連梁和墻肢等效剛度3、影響系數(shù)：軸向變形影響系數(shù)、剪切影響系數(shù)等4、整體系數(shù)：?和?12、(利用1）計算連桿約束彎矩m(?)3、(利用2）計算連梁剪力和彎矩 P.764、(利用1和3）計算墻肢中的內(nèi)力和位移P.76,內(nèi)力設(shè)計值選取(高層7.2.1節(jié)),兩種組合：有、無地震作用內(nèi)力設(shè)計值：組合最不利內(nèi)力或調(diào)整后的內(nèi)力控制截面：墻底截面：彎矩最大，底部加強區(qū)(高度＝截面高度

14、))尺寸(厚度)改變處截面材料改變的截面（混凝土強度等級和/或鋼筋配筋）強剪弱彎調(diào)整：增加剪力的組合設(shè)計值。強墻弱梁調(diào)整：減小連梁彎矩設(shè)計值。,抗震要求的調(diào)整－組合以后,基本思想：獲得內(nèi)力的組合值以后，再根據(jù)強剪弱彎，強柱(墻)弱梁等要求得到調(diào)整后的內(nèi)力設(shè)計值－用于設(shè)計。剪力墻要求的調(diào)整墻肢：強剪弱彎調(diào)整連梁：強墻弱梁(降低連梁彎矩)＋強剪弱彎調(diào)整框架要求的調(diào)整(比較)框架柱：強柱弱梁(降低柱彎矩) ＋強剪弱彎調(diào)整框

15、架梁：強剪弱彎調(diào)整(梁和柱均需要調(diào)整),back,強剪弱彎調(diào)整：增加剪力的組合設(shè)計值,乘以放大系數(shù)以后，剪力設(shè)計值已經(jīng)增大了?？浯罅死щy，增加了安全性。彎矩并沒有增大，間接實現(xiàn)了強剪弱彎。,底部加強部位墻肢最不利組合的剪力設(shè)計值,底部加強部位墻肢的剪力設(shè)計值,墻肢剪力放大系數(shù)(一、二、三、四級分別為1.6,1.4,1.2,1.0),三、剪力墻截面設(shè)計過程概要,已知墻肢、連梁內(nèi)力設(shè)計值(組合、調(diào)整后的結(jié)果)。◇按軸壓比校核墻肢截面

16、尺寸和混凝土等級?！笞詈筮€要驗算墻肢剪壓比(7-20)，連梁剪壓比(7-26) ◇驗算軸壓比(表7-3)。確定是否應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件。根據(jù)構(gòu)造要求初定兩種分布鋼筋的層數(shù)、直徑和間距?！笈袛鄩χ珜儆诖?小)偏心受壓(7-1)?！蟆闭孛妗痹O(shè)計：確定端部縱筋截面面積(定鋼筋數(shù)與直徑) ◇斜截面設(shè)計：用初選水平分布鋼筋驗算抗剪承載力(7-18) ◇對約束邊緣構(gòu)件計算確定體積配箍率(7-22) ◇ 。連梁設(shè)計◇連梁抗彎計算決定主筋

17、(7-24)連梁抗剪計算決定箍筋配筋(7-25),軸壓比限值 n=N / fc A,軸壓比過大則剪力墻的延性會過小或消失。需要限制剪力墻底部加強部位的軸壓比。由于剪力墻是片狀的，受力性能不如柱，所以其軸壓比限值要比柱嚴(yán)格。重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比需滿足要求(因為地震作用組合中采用重力荷載代表值)在軸壓比超過一定限度以后，對一、二級剪力墻還需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。,back,墻肢的剪壓比,墻肢截面需滿足以上剪壓比要求

18、。如果不滿足要求，則應(yīng)該提高截面面積或混凝土強度等級,墻肢設(shè)計的內(nèi)容－確定配筋和構(gòu)造,設(shè)計中將豎向、水平分布筋功能分開考慮：豎向分布筋抗彎；水平分布筋抗剪。豎向分布鋼筋同樣有抗剪作用，這里作為安全儲備。間接實現(xiàn)強剪弱彎。正截面承載力計算－確定端部鋼筋面積按柱縱筋計算類似方法(對稱形、截面形狀)。不同點：按配筋率等構(gòu)造要求給定豎向分布鋼筋面積端部鋼筋計算時，需在減去豎向分布鋼筋的抵抗彎矩。需考慮邊緣構(gòu)件的配筋率構(gòu)造要求（計

19、算時不計邊緣構(gòu)件）斜截面承載力計算－確認水平分布鋼筋面積強剪弱彎調(diào)整，然后驗證水平分布鋼筋滿足要求墻肢的構(gòu)造要求,大偏壓對稱配筋計算,分別為受拉區(qū)端部鋼筋、受壓區(qū)端部鋼筋和豎向分布鋼筋的截面面積,已知：內(nèi)力設(shè)計值N,M，混凝土的軸心抗壓強度fc豎向分布鋼筋的截面面積Asw和抗拉強度設(shè)計值fyw端部鋼筋的抗拉強度設(shè)計值fy。求得名義受壓區(qū)高度：,端部鋼筋抵抗彎矩：,分布鋼筋按構(gòu)造配筋,豎向分布鋼筋總截面面積,豎向分布鋼筋抗拉強

20、度設(shè)計值,端部鋼筋抗拉強度設(shè)計值,斜截面驗算 — 確認按構(gòu)造要求的水平分布鋼筋面積和間距滿足要求,墻肢腹板厚度,腹板有效高度,水平分布鋼筋總面積,水平分布鋼筋間距,砼抗拉強度設(shè)計值,,,,,無地震作用組合,有地震作用組合,back,,分布鋼筋最小配筋率和最大間距要求,鋼筋直徑不宜大于墻厚度的1/10(粘結(jié)力要求),back,構(gòu)造邊緣構(gòu)件P.191,設(shè)置要求：三、四級剪力墻的底部加強區(qū)需設(shè)置邊緣構(gòu)件。構(gòu)造邊緣構(gòu)件的尺寸見上圖。其

21、中面積Ac是配筋的依據(jù)。底部加強部位用箍筋，其它部位用拉筋，轉(zhuǎn)角處宜用箍筋非抗震設(shè)計時，墻端也要設(shè)置至少4根縱向鋼筋，并配拉筋。暗柱及短柱的縱向鋼筋的搭接和錨固要求與框架柱相同。,構(gòu)造邊緣構(gòu)件配筋,配筋需要滿足下表(最低要求)。下表是初定端部鋼筋的依據(jù)之一。需通過計算使之滿足承載力要求(它們是端部鋼筋)。,構(gòu)造邊緣構(gòu)件的構(gòu)造要求,,,連梁設(shè)計過程,驗算剪壓比限值,確認截面尺寸和材料強墻弱梁調(diào)整采用以下兩種方法之一進行結(jié)構(gòu)計

22、算前低連梁剛度，實現(xiàn)了強墻弱梁。結(jié)構(gòu)計算后，彎矩組合值乘以折減系數(shù)(不小于0.8)強剪弱彎調(diào)整得到剪力的設(shè)計值連梁抗彎設(shè)計－受力鋼筋連梁抗剪設(shè)計－箍筋(全長加密)注意：主筋、箍筋均需滿足構(gòu)造要求。,連梁跨高比的相關(guān)問題,跨高比增加，連梁中的剪切變形所占比例增加跨高比=0.5時，剪切變形占連梁變形的90%以上跨高比=5時，剪切變形占連梁變形的10%.按跨高比對連梁設(shè)計方法的影響當(dāng)跨高比小于2.5時，按連梁設(shè)計 當(dāng)跨高比

23、大于5時，按框架梁設(shè)計當(dāng)跨高比在2.5~ 5之間時，酌情考慮。PKPM中允許設(shè)計人員設(shè)定把連梁轉(zhuǎn)換撐框架梁的跨高比。例如可以選擇3——跨高比大于3就按框架梁設(shè)計注意：雙肢墻的連梁一旦被按框架梁設(shè)計，則這個雙肢墻就實際上是兩個整體墻了。因此結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移周期等都會發(fā)生改變?？绺弑炔淮笥?時，宜設(shè)置交叉暗撐跨高比不大于1時，應(yīng)設(shè)置交叉暗撐,連梁剪壓比限值驗算(避免斜壓破壞) 比較墻肢剪壓比限制要求(下頁),無地震作用組合時,有

24、地震作用組合時：,這里在已知剪力設(shè)計值后驗算是否滿足剪壓比的要求，不能滿足時，需要調(diào)整尺寸。調(diào)整方法：1.減小連梁的截面高度。2.降低連梁剛度的調(diào)幅可降低Vb,致使上式滿足。3.大震時認為連梁不參與工作－假定為鉸接連桿。,深梁,跨高比大于5為一般梁,墻肢的剪壓比,墻肢截面需滿足以上剪壓比要求。如果不滿足要求，則應(yīng)該提高截面面積或混凝土強度等級,連梁的強墻弱梁調(diào)整,1、剛度調(diào)整-計算前調(diào)整：原理：按剛度分配使得剛度小的構(gòu)件內(nèi)力

25、減小。目的：通過降低連梁剛度，減小彎矩和剪力的設(shè)計值。方法：6、7度時折減系數(shù)不小于0.7；8、9度時折減系數(shù)不小于0.5。給出一個下限的原因是：連梁能夠有足夠的承載力承受豎向荷載。2、折減組合設(shè)計值-組合后調(diào)整(略),連梁的強剪弱彎調(diào)整,純彎曲時：,即：,考慮強剪弱彎：,再考慮重力荷載引起的的剪力：,經(jīng)過剛度調(diào)整后，彎矩已比較小了－－實現(xiàn)了強墻弱梁在獲得最不利組合彎矩以后，按上式獲得的剪力作為剪力設(shè)計值。實現(xiàn)強剪弱彎。

26、至此已經(jīng)獲得了正截面和斜截面的全部內(nèi)力設(shè)計值(彎矩和剪力),連梁凈跨,連梁受彎承載力驗算,利用上式得到連梁主筋的面積。然后查表可得到鋼筋的數(shù)量與直徑。,連梁彎矩設(shè)計值,上下受力鋼筋重心的距離,,受力鋼筋面積,受力鋼筋抗拉強度設(shè)計值,承載力抗震調(diào)整系數(shù),連梁受剪承載力驗算,,砼軸心抗拉強度設(shè)計值,連梁截面寬度,連梁截面有效高度,箍筋全部截面面積,箍筋間距,箍筋抗拉強度設(shè)計值,抗震設(shè)計,跨高比大于2.5時：,跨高比不大于2.5時,連梁箍

27、筋構(gòu)造要求,,連梁配筋構(gòu)造要求強制性條文,,,,連梁配筋構(gòu)造,,門洞連梁的配筋構(gòu)造,其中l(wèi)aE為抗震要求的最小錨固長度laE＝1.15 la(一、二級)；laE＝1.05 la(三級)；laE＝1.0 la(四級),水平分布鋼筋的搭接、錨固和連接,,剪力墻水平鋼筋錨固,,樓板與墻肢連接部位配筋構(gòu)造,,豎向分布鋼筋的配筋構(gòu)造－搭接,墻內(nèi)縱筋在頂層處應(yīng)錨入樓板或梁內(nèi)45d。水平和豎向鋼筋的搭接，在同一截面內(nèi)不得超過同向鋼筋的50%(最