第七章鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計

1、鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計第七章第七章1 u雙肢墻內(nèi)力計算雙肢墻內(nèi)力計算u概念設(shè)計概念設(shè)計u墻肢大偏壓計算墻肢大偏壓計算u墻肢小偏壓計算墻肢小偏壓計算u墻肢偏拉計算墻肢偏拉計算u墻肢斜截面計算墻肢斜截面計算u連梁設(shè)計與構(gòu)造連梁設(shè)計與構(gòu)造本章重點本章重點 7.17.1剪力墻分類及受力特點剪力墻分類及受力特點 整體墻整體墻16% 洞口系數(shù)洞口系數(shù)洞口面積洞口面積/墻面凈面積墻面凈面積100%整體懸臂墻整體懸臂墻彎曲型變形彎曲型變形 孔洞間、孔洞至墻邊凈孔洞間、孔洞至墻邊凈距大于洞口長邊距大于洞口長邊3 小開口小開口整體墻整體墻16%30% 小開口整體墻計算法小開口整體墻計算法基本呈彎

2、曲型變形基本呈彎曲型變形4 等效截面積：等效截面積：AAq00025. 11AAdniiniiiqhhJJ11墻截面毛面積墻截面毛面積0：洞口削弱系數(shù)Ad ：洞口立面總面積A0 ：立面總墻面積 等效慣性矩等效慣性矩Jq ：hnhi5 聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻30%50% 連續(xù)化計算法連續(xù)化計算法向剪切型變形過渡向剪切型變形過渡6 壁式框架壁式框架 50% 接近剪切型變形接近剪切型變形7 7.2雙肢墻內(nèi)力計算雙肢墻內(nèi)力計算 基本假定基本假定 ：平面結(jié)構(gòu)假定平面結(jié)構(gòu)假定忽略連梁的軸向變形，墻肢發(fā)生的轉(zhuǎn)角處忽略連梁的軸向變形，墻肢發(fā)生的轉(zhuǎn)角處處相等處相等 各墻肢、連梁截面及層高等沿全高相同各墻肢、連梁截面及層高

3、等沿全高相同8 連梁的反彎點在連梁的中央；連梁的反彎點在連梁的中央；剛性樓板假定剛性樓板假定 基本思路基本思路 ： qA1J1A2J2hbhH2a02c q2a02c連梁設(shè)為均布的連續(xù)連桿連梁設(shè)為均布的連續(xù)連桿9建立基本體系建立基本體系 （力法）（力法） qa0ca0c(x)(x)建立變形協(xié)調(diào)方程建立變形協(xié)調(diào)方程求解求解(x)求解連梁剪力求解連梁剪力求解墻肢、連梁內(nèi)力求解墻肢、連梁內(nèi)力10 基本方程基本方程 ：求切開處沿求切開處沿(x)方向變形方向變形1(x) :由由墻肢彎曲墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對位移變形產(chǎn)生的相對位移1m2mm1m2m1(x) c12cc2(x)(x)1(x) 2c m（x）

4、m : :順時針為正順時針為正1(x)與與(x)反向反向c1c2c112(x) :由由墻肢軸向墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對位移變形產(chǎn)生的相對位移 q(x)dxNN2(x) 由隔離體平衡由隔離體平衡: :dxNxxx0)()(dxEANdxEANHxxHxxx2)(1)()(2dxdxAAEHxxxx 0)(21)(2)11(1123(x) :由由連梁彎曲、剪切連梁彎曲、剪切變形產(chǎn)生的相對位移變形產(chǎn)生的相對位移3(x) GAhaEJhabxbxvmx)(3)(33)(3232)31 (3223)()(3GaAEJEJhabbbxx q(x) dxdx(x) dx由懸臂梁變形公式由懸臂梁變形公式: :1

5、31(x) 2(x) 3(x)0032)11(1203)(0)(21 bxHxxxmEJhadxdxAAEc14引入補充條件引入補充條件 zH1c2c1( )Mz2()Mzz（ ）z（ ）Pz（ ）z（ ）22221221MdzydEIMdzydEImm)()()(11zMdzzczMMHzp)()(22zMdzzcMHzdzzczMdzydIIEHzpM)(2)()(2221對上式微分一次對上式微分一次 )(2)()(2221zczVdzdIIEpM0020)(1)1 ()(VVHzVHzqzVP倒三角分布荷載倒三角分布荷載均布荷載均布荷載頂部集中荷載頂部集中荷載1(x) 2(x) 3(x)

6、0032)11(1203)(0)(21 bxHxxxmEJhadxdxAAEc對對 x兩次求導(dǎo)兩次求導(dǎo)320acJDbDJJhH)(621221DcshH26221221212AAAcAS連梁剛度系數(shù)連梁剛度系數(shù)D：連梁、墻肢剛度比連梁、墻肢剛度比21 ：整體系數(shù)整體系數(shù)2 ：16)(2)()(2212222zVcHzHdzzdP引入約束彎矩表述的微分方程引入約束彎矩表述的微分方程1m z（ ）zH1a2az（ ）z（ ）Pz（ ）z（ ）2m z（ ）)(2)()()(21zczmzmzm 0221022120221)(22)()1 (1VHHxVHHxVHmHmxx倒三角分布荷載倒三角分布

7、荷載均布荷載均布荷載頂部集中荷載頂部集中荷載 m(x) ：連梁對墻肢的約束彎矩 雙肢墻雙肢墻基本方程基本方程設(shè)設(shè)x / H2210)()(Vmxx18 2222)(2)()1 (1倒三角分布荷載倒三角分布荷載均布荷載均布荷載頂部集中荷載頂部集中荷載0 墻頂彎矩為墻頂彎矩為0)()(、f1 墻底彎曲轉(zhuǎn)角為墻底彎曲轉(zhuǎn)角為0(x)19 雙肢墻內(nèi)力計算雙肢墻內(nèi)力計算 ：)(2210)(Vm)()(、fhmmjj)( 連桿約束彎矩連桿約束彎矩（連梁中心坐標(biāo)處）（連梁中心坐標(biāo)處）連梁約束彎矩連梁約束彎矩chmcmVjjbj22)(連梁剪力連梁剪力連梁端部彎矩連梁端部彎矩0aVMbjbj)()(2xxcm2

8、0()V1j a0M1jV(1)N(1)M(1)V(2)M(2)N(2)21njjbjjVN墻肢軸力墻肢軸力)()(21222111njjjPjjnjjjPjjmMJJJMmMJJJM墻肢彎矩墻肢彎矩 水平荷載在水平荷載在j層層截面處的傾覆力矩截面處的傾覆力矩22PjjPjjVJJJVVJJJV02002020011211墻肢剪力墻肢剪力VPj : 水平荷載在水平荷載在j層截面處總剪力層截面處總剪力J0i : 考慮剪切變形影響后的墻肢折算慣性矩考慮剪切變形影響后的墻肢折算慣性矩23 7.17.1剪力墻分類及受力特點剪力墻分類及受力特點 整體墻整體墻16% 洞口系數(shù)洞口系數(shù)洞口面積洞口面積/墻面

9、凈面積墻面凈面積100%整體懸臂墻整體懸臂墻彎曲型變形彎曲型變形 孔洞間、孔洞至墻邊凈距大孔洞間、孔洞至墻邊凈距大于洞口長邊于洞口長邊24 小開口小開口整體墻整體墻16%30% 小開口整體墻計算法小開口整體墻計算法基本呈彎曲型變形基本呈彎曲型變形25 等效截面積：等效截面積：AAq00025. 11AAdniiniiiqhhJJ11墻截面毛面積墻截面毛面積0：洞口削弱系數(shù)Ad ：洞口立面總面積A0 ：立面總墻面積 等效慣性矩等效慣性矩Jq ：hnhi26 聯(lián)肢墻聯(lián)肢墻30%50% 連續(xù)化計算法連續(xù)化計算法向剪切型變形過渡向剪切型變形過渡27 壁式框架壁式框架 50% 接近剪切型變形接近剪切型變

10、形287 72 2 剪力墻結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)或框剪力墻結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計時，要求剪剪結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計時，要求剪力墻必須具備足夠的延性。力墻必須具備足夠的延性。1 1、強墻弱梁、強墻弱梁連梁塑性鉸先于墻肢出現(xiàn)，利用連梁的塑性連梁塑性鉸先于墻肢出現(xiàn)，利用連梁的塑性變形耗散地震能。變形耗散地震能。3 3、加強重點部位、加強重點部位重點部位重點部位底部兩層底部兩層墻肢總高度的墻肢總高度的1/101/10底部一層底部一層max2 2、強剪弱彎、強剪弱彎 地震力一般會使墻肢底部形成塑性鉸，應(yīng)提高地震力一般會使墻肢底部形成塑性鉸，應(yīng)提高其抗剪承載力，避免剪切破壞。其抗剪承載力，

11、避免剪切破壞。4 4、限制墻肢軸壓比和設(shè)置約束邊緣構(gòu)件、限制墻肢軸壓比和設(shè)置約束邊緣構(gòu)件7 72 2 墻肢設(shè)計墻肢設(shè)計一、墻肢的破壞形態(tài)一、墻肢的破壞形態(tài)二、墻肢的設(shè)計內(nèi)力調(diào)整二、墻肢的設(shè)計內(nèi)力調(diào)整1 1、墻肢的設(shè)計內(nèi)力調(diào)、墻肢的設(shè)計內(nèi)力調(diào)A A、設(shè)計彎矩調(diào)整：、設(shè)計彎矩調(diào)整：除一級剪力墻外，設(shè)計彎矩不作調(diào)整。除一級剪力墻外，設(shè)計彎矩不作調(diào)整?？拐鸬燃墳橐患壍募袅Γ嚎拐鸬燃墳橐患壍募袅Γ旱撞考訌妳^(qū)域及上一層底部加強區(qū)域及上一層采用墻肢底截面采用墻肢底截面彎矩組合值彎矩組合值其他部位其他部位截面彎矩組合值截面彎矩組合值1.21.2 其目的是其目的是，如果剪力墻在地震力下出現(xiàn)塑性鉸，則應(yīng)如果剪

12、力墻在地震力下出現(xiàn)塑性鉸，則應(yīng)保證塑性鉸出現(xiàn)在墻底，防止其他部位形成薄弱層保證塑性鉸出現(xiàn)在墻底，防止其他部位形成薄弱層。B B、設(shè)計剪力調(diào)整：、設(shè)計剪力調(diào)整：針對一、二、三級剪力墻底部，其余不作調(diào)整針對一、二、三級剪力墻底部，其余不作調(diào)整vwwVV底截面最不利組合的剪力值底截面最不利組合的剪力值1.61.6，1.41.4，1.21.29 9度設(shè)防時尚應(yīng)滿足度設(shè)防時尚應(yīng)滿足1.1wuawwMVVM三、墻肢偏壓、偏拉設(shè)計三、墻肢偏壓、偏拉設(shè)計1 1、大小偏壓的區(qū)分：、大小偏壓的區(qū)分：界限壓區(qū)高度。界限壓區(qū)高度。 破壞形態(tài)與設(shè)計方法同柱子，區(qū)別僅在于配筋方式不破壞形態(tài)與設(shè)計方法同柱子，區(qū)別僅在于配筋

13、方式不同。剪力墻配筋有：同。剪力墻配筋有：端部縱筋；端部縱筋；豎向分布筋豎向分布筋。水平分布筋；水平分布筋； 考慮到豎向分布筋直徑較小，對承擔(dān)壓力貢獻(xiàn)考慮到豎向分布筋直徑較小，對承擔(dān)壓力貢獻(xiàn)不大，設(shè)計規(guī)定不大，設(shè)計規(guī)定：00(1.5 )swywwwAfhxh2 2、大偏壓墻肢正截面設(shè)計、大偏壓墻肢正截面設(shè)計1cf0swyvwAfhysf A1cwf b x00(1.5 )swywwwAfhxhysf A1 cf0swyvwAfhysf A1 c wf b x00(1.5 )swywwwAfhxhysf A、非抗震基本公式、非抗震基本公式100(1.5)swcwywwwANf b xfhxh 對

14、稱配筋，由力、對稱配筋，由力、力矩（對混凝土合力點力矩（對混凝土合力點取矩）的平衡：取矩）的平衡：00000(1.5 )()()()2422swwwywwyswwAhhxxMfhxNf A hah忽略忽略x x的二次項，整理：的二次項，整理：0000(1)(1)()2swywswwyswwywswMMMf AxNhf A hahf A設(shè)計分析設(shè)計分析：兩個方程、三個未知量（非對稱配筋時會：兩個方程、三個未知量（非對稱配筋時會有四個未知量），設(shè)計時，一般先根據(jù)構(gòu)造要求確定豎向有四個未知量），設(shè)計時，一般先根據(jù)構(gòu)造要求確定豎向分布筋，然后計算端部縱筋面積。分布筋，然后計算端部縱筋面積。公式適用條件

15、：公式適用條件：x 2a、抗震基本公式、抗震基本公式在上述公式中考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)。在上述公式中考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)。某矩形截面剪力墻截面尺寸：某矩形截面剪力墻截面尺寸：bw=180mm; hw=3090mm，底部截面承受的彎矩設(shè)計值為底部截面承受的彎矩設(shè)計值為883.5kN.m，軸力設(shè)計值，軸力設(shè)計值N=1119.5kN（壓），剪力設(shè)計值（壓），剪力設(shè)計值V=106kN?？v筋為縱筋為HRB400級，級，fy=360N/mm2，箍筋和分布筋為，箍筋和分布筋為HPB235級，級，fyv=210N/mm2，混凝土為，混凝土為C25，抗壓強度，抗壓強度11.9MPa,抗拉強抗拉強度度1.27M

16、Pa,界限受壓區(qū)高度界限受壓區(qū)高度0.518，墻肢兩端，墻肢兩端400mm范圍范圍內(nèi)配置縱向鋼筋（內(nèi)配置縱向鋼筋（as=200mm，pmin=0.5%）。）。問題：計算軸壓比，確定端部縱筋問題：計算軸壓比，確定端部縱筋(對稱配筋對稱配筋)（1 1）計算軸壓比）計算軸壓比169. 0)1803090(9 .11105 .11193AfNc（2 2）計算）計算x100(1.5)swcwywwwANf b xfhxh（3 3）計算端部縱筋面積）計算端部縱筋面積00000(1.5 )()()()2422swwwywwyswwAhhxxMfhxNf A hah)(360400180%5 . 02minm

17、mAAAcss為大偏壓。),(472890518. 0)(524%28. 02101805 . 11809 .111%28. 021018028905 .11195 . 1010mmhmmfbbffbhNxbwywwwcwywww3 3、偏拉墻肢正截面設(shè)計、偏拉墻肢正截面設(shè)計 大小偏拉界限：大小偏拉界限：/2wha大偏拉設(shè)計大偏拉設(shè)計1 cf0swyvwAfhysf A1 c wf b x00(1.5 )swywwwAfhxhysf A 豎向分布筋作用豎向分布筋作用同大偏壓，基本公式同大偏壓，基本公式也相同，只是軸力反也相同，只是軸力反號。號。四、墻肢斜截面設(shè)計四、墻肢斜截面設(shè)計1 1、墻肢斜

18、截面破壞形態(tài)、墻肢斜截面破壞形態(tài)剪拉破壞剪拉破壞剪跨比較大且橫向鋼筋較少時剪跨比較大且橫向鋼筋較少時發(fā)生。一條斜裂縫裂通，脆性發(fā)生。一條斜裂縫裂通，脆性斜壓破壞斜壓破壞剪壓比過大?；炷列毕驂核榧魤罕冗^大?；炷列毕驂核榧魤浩茐募魤浩茐脑O(shè)計情況。出現(xiàn)一條主要的彎設(shè)計情況。出現(xiàn)一條主要的彎剪（或腹剪）斜裂縫，橫筋屈剪（或腹剪）斜裂縫，橫筋屈服、混凝土壓碎服、混凝土壓碎。無震組合無震組合2 2、偏壓墻肢斜截面承載力、偏壓墻肢斜截面承載力001(0.50.13)0.5wshtwwyhwAAVf b hNfhAs有震組合有震組合0011(0.40.1)0.80.5wshtwwyhwREAAVf b h

19、NfhAs墻肢軸力，抗震設(shè)計時，應(yīng)考慮地震組合，且墻肢軸力，抗震設(shè)計時，應(yīng)考慮地震組合，且N0.2cwwNf b h0wMVh計算截面剪跨比。且計算截面剪跨比。且1.52.23 3、偏拉墻肢斜截面承載力、偏拉墻肢斜截面承載力001(0.50.13)0.5wshtwwyhwAAVf b hNfhAs0011(0.40.1)0.80.5wshtwwyhwREAAVf b hNfhAs上述公式圓括號內(nèi)值應(yīng)不小于零。上述公式圓括號內(nèi)值應(yīng)不小于零。五、墻肢構(gòu)造要求五、墻肢構(gòu)造要求1 1、剪壓比限制、剪壓比限制無震組合無震組合0000.250.15cc w wcc w wREcc w

20、 wREVf b hVf b hVf b h有震組合有震組合2 2、軸壓比限制、軸壓比限制墻肢軸壓比限制墻肢軸壓比限制n 目的目的: :保證塑性鉸延性，針對一、二級剪力墻底部保證塑性鉸延性，針對一、二級剪力墻底部加強部位。加強部位。7 73 3 連梁設(shè)計連梁設(shè)計一、連梁受力特點及破壞形式一、連梁受力特點及破壞形式 跨高比小，易發(fā)生剪切破壞。反復(fù)荷載交叉斜裂縫跨高比小，易發(fā)生剪切破壞。反復(fù)荷載交叉斜裂縫二、連梁內(nèi)力調(diào)整二、連梁內(nèi)力調(diào)整1 1、連梁彎矩調(diào)整、連梁彎矩調(diào)整方法一：調(diào)整連梁剛度方法一：調(diào)整連梁剛度。0.5 用調(diào)整后的剛度代替實際連梁剛度，進(jìn)行內(nèi)力計算。用調(diào)整后的剛度代替實際連梁剛度，進(jìn)

21、行內(nèi)力計算?？梢灶A(yù)見：連梁內(nèi)力變小，同時墻肢軸力也變小?？梢灶A(yù)見：連梁內(nèi)力變小，同時墻肢軸力也變小。方法二：組合彎矩調(diào)整。方法二：組合彎矩調(diào)整。 將組合彎矩乘以將組合彎矩乘以0.8的系數(shù)。的系數(shù)。2 2、連梁剪力調(diào)整、連梁剪力調(diào)整針對一、二、三級剪力墻連梁針對一、二、三級剪力墻連梁()/lrbvbbbnGbVMMlV9 9度抗震設(shè)計時，應(yīng)符合：度抗震設(shè)計時，應(yīng)符合：1.1()/lrbbuabuanGbVMMlV三、連梁截面設(shè)計三、連梁截面設(shè)計1 1、連梁正截面設(shè)計、連梁正截面設(shè)計對稱配筋對稱配筋0()bysbMf A ha01()bysbREMf A ha2 2、連梁斜截面設(shè)

22、計、連梁斜截面設(shè)計無震組合無震組合000.7svtbbyvbAVf b hfhs有震組合有震組合000012.50.4212.50.380.9svbt b byvbREsvbt b byvbREAVf b hfhsAVf b hfhs四、連梁構(gòu)造要求四、連梁構(gòu)造要求剪壓比限制剪壓比限制0000.250.15cc b bcc b bREcc b bREVf bhVf bhVf bh分無震、有震情況分無震、有震情況1 1、名詞解釋、名詞解釋高層建筑高層建筑 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu) 框架剪力框架剪力墻結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu) 樓層屈服強度系數(shù)樓層屈服強度系數(shù) 抗推剛度抗推剛度

23、 結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層構(gòu)轉(zhuǎn)換層 剪重比剪重比 剛重比剛重比 結(jié)構(gòu)剛度中結(jié)構(gòu)剛度中心心 剪力滯后剪力滯后 延性結(jié)構(gòu)延性結(jié)構(gòu) 概念設(shè)計概念設(shè)計 地震設(shè)防三水準(zhǔn)地震設(shè)防三水準(zhǔn) 地震反應(yīng)譜法地震反應(yīng)譜法 重力二重力二階效應(yīng)階效應(yīng) 風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù) 聯(lián)肢剪力墻聯(lián)肢剪力墻 整體剪力墻整體剪力墻 整體系數(shù)整體系數(shù) 強剪弱彎強剪弱彎 強柱弱梁強柱弱梁 約束邊約束邊緣構(gòu)件緣構(gòu)件 2 2、簡答題、簡答題1 1、高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度的關(guān)系、高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度的關(guān)系 2 2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點？、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點？ 3 3、高層建筑房屋平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則、高層建筑房屋平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的類型有哪些的類型有哪些 ？ 4 4、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，為什么要對梁端、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，為什么要對梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅？彎矩進(jìn)行調(diào)幅？ 5 5、簡述整體系數(shù)的大小在