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1、5.8 剪力墙承载力计算,为了实现延性剪力墙，剪力墙的抗震设计应符合下述原则： 1、强墙弱梁 2、强剪弱弯 3、限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件 4、加强重点部位设置底部加强区 5、连梁特殊处理措施,一、剪力墙墙肢的破坏形态,在轴压力和水平力的作用下，墙肢的破坏形态与实体墙的破坏形态相同：,二、剪力墙的配筋方式,竖向受拉、受压钢筋；,竖向分布钢筋，正截面受弯计算时在受拉区要考虑；,横向水平分布钢筋，斜截面抗剪计算时要考虑；,三、剪力墙正截面抗弯承载力计算,剪力墙在水平和竖向荷载作用下属于偏心受压和偏心受拉构件。,1、偏心受压墙肢截面计算,剪力墙墙肢受压区高度,剪力墙墙肢截面计算高度,大偏心受
2、压,根据平衡条件：矩形截面,抗震承载力调整系数，取0.85,大偏心受拉计算,小偏心受压,不考虑竖向分布筋作用，计算同一般小偏压构件； 要验算平面外稳定问题（按轴心受压构件验算）。,小偏心受拉计算 剪力墙墙肢的整个截面都存在拉应力，拉力由竖向分布钢筋和墙肢端部钢筋共同承担，混凝土不参加工作。规范规定不宜出现。可通过调整剪力墙长度或连梁尺寸避免出现小偏心受拉的墙肢。,四、剪力墙斜截面抗剪承载力计算,保证不发生斜压破坏 通过限制剪力墙截面的最小尺寸； 保证不发生斜拉破坏 通过满足最小配筋率； 保证不发生剪压破坏 通过计算所需的水平钢筋。,剪力墙的剪切破坏,剪力墙底部加强区部位： 墙肢总高度的1/8；
3、 底部二层； 不大于15m。,1、剪力设计值的取值,抗震设计时，要体现“强剪弱弯”的原则，保证塑性铰区不过早出现剪切破坏。,墙肢剪力放大系数，一级为1.6，二级为1.4，三级为1.2,9度时尚应符合：,其他部位：,2、双肢剪力墙墙肢内力调整 高层规程规定，当其中一肢为大偏心受拉时，受压墙肢的弯矩设计值和剪力设计值应乘以增大系数1.25，轴力不变。,3、剪力墙墙肢最小截面尺寸,为避免剪力墙产生斜压破坏，其截面尺寸应满足：,无地震作用组合时：,有地震作用组合时：,矩形截面宽度,矩形截面高度,4、剪力墙截面的最小配筋率,一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%；四级抗震墙
4、不应小于0.2%； 钢筋最大间距300mm； 钢筋最小直径8mm。,5、偏心受压剪力墙斜截面受剪承载力计算,无地震作用组合：,有地震作用组合：,7、一级抗震时 水平施工缝处墙肢的抗滑移能力验算,五、剪力墙连梁截面计算,按照“强墙弱梁”的设计原则： 保证墙肢不过早出现脆性的剪切破坏，应设计成“延性墙肢”； 应使连梁早于墙肢屈服； 应使连梁的抗剪承载力大于其抗弯承载力，避免连梁过早出现脆性的剪切破坏，使连梁成为“延性连梁”。,如果部分或全部连梁出现剪切破坏，则墙肢间的约束将削弱或全部消失，联肢墙则蜕化为两个或多个独立墙肢，结构的刚度大大降低，承载力也随之下降。,连梁的特点：跨高比小,1、连梁内力设
5、计值,弯矩设计值,为了达到强剪弱弯，应降低连梁的弯矩设计值，方法是弯矩调幅，调幅的方法有两个： a、在小震作用下的内力和位移计算时，通过折减连梁的刚度，使连梁的弯矩、剪力值减小。设防烈度为6、7度时，折减系数不小于0.7；8、9度时，折减系数不小于0.5。 b、按连梁弹性刚度计算内力和位移，将弯矩组合值乘以折减系数。设防烈度为6、7度时，折减系数不小于0.8；8、9度时，折减系数不小于0.5。,剪力设计值,连梁剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1,9度抗震设计时尚应符合：,2、连梁承载力验算,受弯承载力验算,连梁通常按对称配筋,无地震作用组合时：,有地震作用组合时：,受剪承载
6、力验算,无地震作用组合时：,有地震作用组合时：,跨高比大于2.5时：,跨高比不大于2.5时：,跨高比较小的连梁斜裂缝扩展到全对角线上，在地震往复作用下，受剪承载力降低,3、连梁的最小截面尺寸,无地震作用组合时：,有地震作用组合时：,跨高比大于2.5时：,跨高比不大于2.5时：,5.9 剪力墙的构造要求,一、一般规定 剪力墙的厚度 一、二级不应小于160mm，且不应小于层高的1/20； 底部加强部位不宜小于200mm，且不宜小于层高的1/16； 混凝土强度等级,平面布置 剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙体承受，所以剪力墙应沿结构平面主要方向布置。一般采用矩形、L形、T形、形、Y形
7、、正多边形、圆形和弧形。 单片剪力墙的长度不宜过长，使结构周期过短、地震力太大，很不经济；剪力墙应当是高细的，呈受弯工作状态，由受弯承载力决定，使剪力墙具有足够延性，否则，剪力墙太长，形成低宽剪力墙，就会呈脆性，不利于抗震。 同一轴线上的连续剪力墙过长时，应该用楼板或细柔的连梁分成若干个墙段，每一个墙段相当于一片独立的剪力墙，墙段的高宽比2，每一墙肢的宽度不宜大于8m，以保证墙肢由受弯承载力控制，而且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能充分发挥作用。,内力计算时，不考虑墙片之间楼板或弱连梁的作用，每一墙片作为一片独立的剪力墙计算。,剪力墙结构中，如剪力墙数量太多，同样也会使结构刚度和重量都太大，
8、不仅材料用量增加，而且地震力也增大，使上部结构和基础设计困难。一般采用大开间剪力墙（6.07.2m)。 调整结构刚度的方法有： 适当减小剪力墙的厚度； 降低连梁高度； 增大门窗洞口宽度 对较长的墙肢设置施工洞，分为两个墙肢。,竖向布置： 剪力墙应上到顶、下到底，中间楼层也不要中断，剪力墙不连续会使结构刚度突变，对抗震非常不利。 剪力墙洞口上下对齐、成列布置，使剪力墙形成明确的墙肢和连梁。成列开洞的规则剪力墙传力直接，受力明确，内力分布清楚，地震中不容易因为复杂应力而产生震害；洞口错开则相反。,要避免小墙肢：,试验表明：墙肢宽度与厚度之比小于3的小墙肢在反复荷载作用下，比大墙肢早开裂、早破坏，即
9、使加强配筋，也难以防止小墙肢的早期破坏。（按框架柱的要求进行设计。） 规范规定：墙肢宽度3bw (bw 为墙厚） 500mm,二、剪力墙翼缘的有效宽度,剪力墙间距 门窗洞间翼墙的宽度 剪力墙厚度 两侧各 6 倍翼墙厚度 剪力墙墙肢总高度的 10%(抗震规范中取15%),四者的最小值,三、剪力墙的加强部位： 剪力墙的顶层； 剪力墙的底部加强区： 墙肢总高度的1/8； 底部两层； 不大于15m 楼梯间及电梯间墙； 现浇端部山墙； 内纵墙的端开间。,取大值,约束边缘构件,一、二级抗震等级设计的剪力墙底部加强部位及其上一层墙肢端部应按下表设置约束边缘构件：,体积配筋率：,约束边缘构件配箍特征值,四、边
10、缘构件,剪力墙约束边缘构件(一）,剪力墙约束边缘构件(二）,构造边缘构件,一、二级抗震等级设计的剪力墙其他部位及三、四级抗震设计、非抗震设计的剪力墙肢端部应按下表设置构造边缘构件：,剪力墙构造边缘构件(一),剪力墙构造边缘构件(二),剪力墙边缘构件(一）,剪力墙边缘构件（二）,例3：某8度设防一级剪力墙底部加强部位，墙肢长 hw为6m，墙厚250mm，混凝土强度等级为C25，箍筋采用HPB235，当箍筋间距为100mm，直径为10mm时，校核是否满足要求？,2、由于是暗柱：,3、,不满足要求,五、水平向和竖向分布钢筋,六、拉结筋,各排分布钢筋之间的拉结筋间距不应大于600mm，直径不宜小于6m
11、m，间距不大于下表：,剪力墙身水平钢筋构造,剪力墙身水平钢筋构造,剪力墙身水平钢筋构造,七、墙肢轴压比,一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过下表的限制：,八、连梁的配筋构造,连梁配筋构造示意图,连梁截面配筋,连梁内交叉斜撑的配筋构造,连梁洞口补强,解：1、求每片墙的等效刚度,等效刚度：,矩形截面：,2、总等效刚度,3、分配到每片墙上的剪力及弯矩,小 结,1、剪力墙按洞口的有无、大小、形状和位置可划分为整截面墙、整体小开口墙、连肢墙和壁式框架等。为综合考虑剪力墙弯曲变形、剪切变形和轴向变形的影响，可采用按顶点位移相等求得的竖向悬臂受弯构件的弯曲刚度，作
12、为剪力墙的等效刚度。,2、各类剪力墙的受力特点有较大不同，主要表现为各墙肢截面上的正应力分布及沿墙肢高度方向上的弯矩变化规律。墙肢截面上的正应力分布主要取决于剪力墙的整体工作系数 ， 值越大，说明连梁的相对刚度较大，墙肢刚度相对较小，连梁对墙肢的约束作用大，整体工作性能好，接近于整截面墙或整体小开口截面墙。因此可用 值作为剪力墙分类的判别准则。但对整体小开口墙和璧式框架， 有时均较大，故还可利用墙肢惯性矩比值 判断墙肢高度方向上是否会出现反弯点，作为剪力墙分类的第二个判别准则。,3、墙肢属偏心受压或偏心受拉构件，由于墙肢成片状，故墙肢两端除集中配置竖向钢筋外，沿截面高度方向还需配置均匀分布的竖
13、向钢筋。正截面承载力计算时需考虑分布钢筋的作用，但受压区或拉应力较小的分布钢筋，为安全起见，可忽略其作用。偏心受压剪力墙受剪破坏时，主要有斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏三种破坏形态。斜截面承载力计算是建立在剪压破坏基础上的。连梁一般作为受弯构件，需分别计算正截面和斜截面承载力计算。,重 点 内 容 剪力墙结构的计算假定及分类 剪力墙的等效刚度的概念 小开口整体墙在水平荷载作用下的计算基本假定 双肢墙在水平荷载作用下的计算基本假定 各类剪力墙的判别方式 剪力墙的承载力计算 剪力墙的构造要求,习 题 1、剪力墙抗震设计应符合的原则是什么？ 2、剪力墙的等效刚度是如何定义的？ 3、剪力墙类型的判别方法是什么？ 4、剪力墙的加强区如何确定？ 5、在剪力墙设计时，为什么要避免小墙肢？,