第二章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2

1、5.8 剪力墻承載力計(jì)算,為了實(shí)現(xiàn)延性剪力墻，剪力墻的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合下述原則：1、強(qiáng)墻弱梁2、強(qiáng)剪弱彎3、限制墻肢的軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件4、加強(qiáng)重點(diǎn)部位——設(shè)置底部加強(qiáng)區(qū)5、連梁特殊處理措施,一、剪力墻墻肢的破壞形態(tài),在軸壓力和水平力的作用下，墻肢的破壞形態(tài)與實(shí)體墻的破壞形態(tài)相同：,二、剪力墻的配筋方式,豎向受拉、受壓鋼筋；,豎向分布鋼筋，正截面受彎計(jì)算時(shí)在受拉區(qū)要考慮；,橫向水平分布鋼筋，斜截面抗剪計(jì)算時(shí)要考慮；,三、

2、剪力墻正截面抗彎承載力計(jì)算,剪力墻在水平和豎向荷載作用下屬于偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件。,1、偏心受壓墻肢截面計(jì)算,剪力墻墻肢受壓區(qū)高度,剪力墻墻肢截面計(jì)算高度,大偏心受壓,根據(jù)平衡條件：﹙矩形截面﹚,,,抗震承載力調(diào)整系數(shù)，取0.85,,,,大偏心受拉計(jì)算,,小偏心受壓,不考慮豎向分布筋作用，計(jì)算同一般小偏壓構(gòu)件；要驗(yàn)算平面外穩(wěn)定問(wèn)題（按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算）。,小偏心受拉計(jì)算 剪力墻墻肢的整個(gè)截面都存在拉應(yīng)力，拉力由豎向分

3、布鋼筋和墻肢端部鋼筋共同承擔(dān)，混凝土不參加工作。規(guī)范規(guī)定不宜出現(xiàn)?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整剪力墻長(zhǎng)度或連梁尺寸避免出現(xiàn)小偏心受拉的墻肢。,四、剪力墻斜截面抗剪承載力計(jì)算,保證不發(fā)生斜壓破壞 ——通過(guò)限制剪力墻截面的最小尺寸；保證不發(fā)生斜拉破壞 ——通過(guò)滿(mǎn)足最小配筋率；保證不發(fā)生剪壓破壞 ——通過(guò)計(jì)算所需的水平鋼筋。,,剪力墻的剪切破壞,剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)部位：墻肢總高度的1/

4、8；底部二層；不大于15m。,1、剪力設(shè)計(jì)值的取值,抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要體現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”的原則，保證塑性鉸區(qū)不過(guò)早出現(xiàn)剪切破壞。,墻肢剪力放大系數(shù)，一級(jí)為1.6，二級(jí)為1.4，三級(jí)為1.2,9度時(shí)尚應(yīng)符合：,其他部位：,2、雙肢剪力墻墻肢內(nèi)力調(diào)整 《高層規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)其中一肢為大偏心受拉時(shí)，受壓墻肢的彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25，軸力不變。,3、剪力墻墻肢最小截面尺寸,為避免剪力墻產(chǎn)生斜壓破壞，其截面尺寸

5、應(yīng)滿(mǎn)足：,無(wú)地震作用組合時(shí)：,有地震作用組合時(shí)：,矩形截面寬度,矩形截面高度,4、剪力墻截面的最小配筋率,一、二、三級(jí)抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%；四級(jí)抗震墻不應(yīng)小于0.2%； 鋼筋最大間距300mm； 鋼筋最小直徑8mm。,5、偏心受壓剪力墻斜截面受剪承載力計(jì)算,無(wú)地震作用組合：,有地震作用組合：,7、一級(jí)抗震時(shí) 水平施工縫處墻肢的抗滑移能力驗(yàn)算,五、剪力墻連梁截

6、面計(jì)算,按照“強(qiáng)墻弱梁”的設(shè)計(jì)原則：保證墻肢不過(guò)早出現(xiàn)脆性的剪切破壞，應(yīng)設(shè)計(jì)成“延性墻肢”；應(yīng)使連梁早于墻肢屈服；應(yīng)使連梁的抗剪承載力大于其抗彎承載力，避免連梁過(guò)早出現(xiàn)脆性的剪切破壞，使連梁成為“延性連梁”。,如果部分或全部連梁出現(xiàn)剪切破壞，則墻肢間的約束將削弱或全部消失，聯(lián)肢墻則蛻化為兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立墻肢，結(jié)構(gòu)的剛度大大降低，承載力也隨之下降。,連梁的特點(diǎn)：跨高比小,,1、連梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值,彎矩設(shè)計(jì)值,為了達(dá)到強(qiáng)剪弱彎，應(yīng)降低連梁的

7、彎矩設(shè)計(jì)值，方法是彎矩調(diào)幅，調(diào)幅的方法有兩個(gè)：a、在小震作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí)，通過(guò)折減連梁的剛度，使連梁的彎矩、剪力值減小。設(shè)防烈度為6、7度時(shí)，折減系數(shù)不小于0.7；8、9度時(shí)，折減系數(shù)不小于0.5。b、按連梁彈性剛度計(jì)算內(nèi)力和位移，將彎矩組合值乘以折減系數(shù)。設(shè)防烈度為6、7度時(shí)，折減系數(shù)不小于0.8；8、9度時(shí)，折減系數(shù)不小于0.5。,剪力設(shè)計(jì)值,連梁剪力增大系數(shù)，一級(jí)取1.3，二級(jí)取1.2，三級(jí)取1.1,9度抗震設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)

8、符合：,2、連梁承載力驗(yàn)算,受彎承載力驗(yàn)算,連梁通常按對(duì)稱(chēng)配筋,無(wú)地震作用組合時(shí)：,有地震作用組合時(shí)：,受剪承載力驗(yàn)算,無(wú)地震作用組合時(shí)：,有地震作用組合時(shí)：,跨高比大于2.5時(shí)：,跨高比不大于2.5時(shí)：,跨高比較小的連梁斜裂縫擴(kuò)展到全對(duì)角線(xiàn)上，在地震往復(fù)作用下，受剪承載力降低,,3、連梁的最小截面尺寸,無(wú)地震作用組合時(shí)：,有地震作用組合時(shí)：,跨高比大于2.5時(shí)：,跨高比不大于2.5時(shí)：,5.9 剪力墻的構(gòu)造要求,一、一般規(guī)定剪力墻

9、的厚度一、二級(jí)不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng)小于層高的1/20；底部加強(qiáng)部位不宜小于200mm，且不宜小于層高的1/16；混凝土強(qiáng)度等級(jí),平面布置 剪力墻結(jié)構(gòu)中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻體承受，所以剪力墻應(yīng)沿結(jié)構(gòu)平面主要方向布置。一般采用矩形、L形、T形、△形、Y形、正多邊形、圓形和弧形。 單片剪力墻的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，使結(jié)構(gòu)周期過(guò)短、地震力太大，很不經(jīng)濟(jì)；剪力墻應(yīng)當(dāng)是高細(xì)的，

10、呈受彎工作狀態(tài)，由受彎承載力決定，使剪力墻具有足夠延性，否則，剪力墻太長(zhǎng)，形成低寬剪力墻，就會(huì)呈脆性，不利于抗震。 同一軸線(xiàn)上的連續(xù)剪力墻過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)該用樓板或細(xì)柔的連梁分成若干個(gè)墻段，每一個(gè)墻段相當(dāng)于一片獨(dú)立的剪力墻，墻段的高寬比≥2，每一墻肢的寬度不宜大于8m，以保證墻肢由受彎承載力控制，而且靠近中和軸的豎向分布鋼筋在破壞時(shí)能充分發(fā)揮作用。,內(nèi)力計(jì)算時(shí)，不考慮墻片之間樓板或弱連梁的作用，每一墻片作為一片獨(dú)立的

11、剪力墻計(jì)算。,剪力墻結(jié)構(gòu)中，如剪力墻數(shù)量太多，同樣也會(huì)使結(jié)構(gòu)剛度和重量都太大，不僅材料用量增加，而且地震力也增大，使上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)困難。一般采用大開(kāi)間剪力墻（6.0—7.2m)。調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度的方法有： 適當(dāng)減小剪力墻的厚度； 降低連梁高度； 增大門(mén)窗洞口寬度 對(duì)較長(zhǎng)的墻肢設(shè)置施工洞，分為兩個(gè)墻肢。,豎向布置： 剪力墻應(yīng)上到頂、下到底，中間樓層也不要中斷，剪力墻不連續(xù)會(huì)使結(jié)構(gòu)剛度突變，對(duì)抗震

12、非常不利。 剪力墻洞口上下對(duì)齊、成列布置，使剪力墻形成明確的墻肢和連梁。成列開(kāi)洞的規(guī)則剪力墻傳力直接，受力明確，內(nèi)力分布清楚，地震中不容易因?yàn)閺?fù)雜應(yīng)力而產(chǎn)生震害；洞口錯(cuò)開(kāi)則相反。,要避免小墻肢：,試驗(yàn)表明：墻肢寬度與厚度之比小于3的小墻肢在反復(fù)荷載作用下，比大墻肢早開(kāi)裂、早破壞，即使加強(qiáng)配筋，也難以防止小墻肢的早期破壞。（按框架柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。）《規(guī)范》規(guī)定：墻肢寬度≥3bw (bw 為墻厚）

13、 ≥500mm,二、剪力墻翼緣的有效寬度,剪力墻間距門(mén)窗洞間翼墻的寬度剪力墻厚度 ＋ 兩側(cè)各 6 倍翼墻厚度剪力墻墻肢總高度的 10%(抗震規(guī)范中取15%),,四者的最小值,三、剪力墻的加強(qiáng)部位：剪力墻的頂層；剪力墻的底部加強(qiáng)區(qū)：—墻肢總高度的1/8； —底部?jī)蓪樱?—不大于15m樓梯間及電梯間墻；現(xiàn)澆端部山墻；內(nèi)縱墻

14、的端開(kāi)間。,,取大值,約束邊緣構(gòu)件,一、二級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層墻肢端部應(yīng)按下表設(shè)置約束邊緣構(gòu)件：,體積配筋率：,約束邊緣構(gòu)件配箍特征值,四、邊緣構(gòu)件,,剪力墻約束邊緣構(gòu)件(一）,,剪力墻約束邊緣構(gòu)件(二）,,,,,,構(gòu)造邊緣構(gòu)件,一、二級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的剪力墻其他部位及三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)、非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻肢端部應(yīng)按下表設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件：,剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件(一),,剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件(二),,剪力墻邊緣構(gòu)件(一）,

15、,剪力墻邊緣構(gòu)件（二）,,例3：某8度設(shè)防一級(jí)剪力墻底部加強(qiáng)部位，墻肢長(zhǎng) hw為6m，墻厚250mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，箍筋采用HPB235，當(dāng)箍筋間距為100mm，直徑為10mm時(shí)，校核是否滿(mǎn)足要求？,2、由于是暗柱：,3、,——不滿(mǎn)足要求,五、水平向和豎向分布鋼筋,六、拉結(jié)筋,各排分布鋼筋之間的拉結(jié)筋間距不應(yīng)大于600mm，直徑不宜小于6mm，間距不大于下表：,剪力墻身水平鋼筋構(gòu)造,剪力墻身水平鋼筋構(gòu)造,剪力墻身水平鋼筋構(gòu)造,

16、七、墻肢軸壓比,一、二級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻底部加強(qiáng)部位，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過(guò)下表的限制：,八、連梁的配筋構(gòu)造,連梁配筋構(gòu)造示意圖,連梁截面配筋,連梁內(nèi)交叉斜撐的配筋構(gòu)造,連梁洞口補(bǔ)強(qiáng),解：1、求每片墻的等效剛度,等效剛度：,矩形截面：,2、總等效剛度,3、分配到每片墻上的剪力及彎矩,小 結(jié),1、剪力墻按洞口的有無(wú)、大小、形狀和位置可劃分為整截面墻、整體小開(kāi)口墻、連肢墻和壁式框架等。為綜合考慮剪力墻彎曲變形、剪切

17、變形和軸向變形的影響，可采用按頂點(diǎn)位移相等求得的豎向懸臂受彎構(gòu)件的彎曲剛度，作為剪力墻的等效剛度。,2、各類(lèi)剪力墻的受力特點(diǎn)有較大不同，主要表現(xiàn)為各墻肢截面上的正應(yīng)力分布及沿墻肢高度方向上的彎矩變化規(guī)律。墻肢截面上的正應(yīng)力分布主要取決于剪力墻的整體工作系數(shù) ， 值越大，說(shuō)明連梁的相對(duì)剛度較大，墻肢剛度相對(duì)較小，連梁對(duì)墻肢的約束作用大，整體工作性能好，接近于整截面墻或整體小開(kāi)口截面墻。因此可用 值作為剪力墻分類(lèi)的判

18、別準(zhǔn)則。但對(duì)整體小開(kāi)口墻和璧式框架， 有時(shí)均較大，故還可利用墻肢慣性矩比值 判斷墻肢高度方向上是否會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)，作為剪力墻分類(lèi)的第二個(gè)判別準(zhǔn)則。,3、墻肢屬偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件，由于墻肢成片狀，故墻肢兩端除集中配置豎向鋼筋外，沿截面高度方向還需配置均勻分布的豎向鋼筋。正截面承載力計(jì)算時(shí)需考慮分布鋼筋的作用，但受壓區(qū)或拉應(yīng)力較小的分布鋼筋，為安全起見(jiàn)，可忽略其作用。偏心受壓剪力墻受剪破壞時(shí)，主要有斜拉破壞、斜壓

19、破壞和剪壓破壞三種破壞形態(tài)。斜截面承載力計(jì)算是建立在剪壓破壞基礎(chǔ)上的。連梁一般作為受彎構(gòu)件，需分別計(jì)算正截面和斜截面承載力計(jì)算。,重 點(diǎn) 內(nèi) 容 剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算假定及分類(lèi) 剪力墻的等效剛度的概念 小開(kāi)口整體墻在水平荷載作用下的計(jì)算基本假定 雙肢墻在水平荷載作用下的計(jì)算基本假定 各類(lèi)剪力墻的判別方式 剪力墻的承載力計(jì)算 剪力墻的構(gòu)造要求,習(xí) 題1、剪力墻抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合的原則是什么？2、剪力墻的等效剛度是