剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課件

1、第八章 剪力墻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算內(nèi)力計(jì)算廣東工業(yè)大學(xué)建設(shè)學(xué)院 韋愛(ài)鳳15.1剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)5.1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的受力變形特點(diǎn)5.12 剪力墻的結(jié)構(gòu)布置5.1.3 剪力墻最小厚度及材料強(qiáng)度選定5.1.4 剪力墻設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)和程序框圖25.1剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)5.1.1剪力墻結(jié)構(gòu)的受力變形特點(diǎn)1.水平荷載作用下的受力變形特點(diǎn) 剪力墻的內(nèi)力：彎距 水平剪力 變形：彎曲型變形 剪切型變形 高墻（H/bw2） 以彎曲型變形 為主， 中高墻（H/bw12） 矮墻（H/bw1）以剪切型變形為主32.剪力墻的破壞特征彎曲破壞 剪切破壞 滑移破壞4在剪力墻上開(kāi)洞可改善剪力墻的受力變形特征：增加剪力墻的高寬比，由

2、受彎承載力決定破壞狀態(tài)；使剪力墻變?yōu)槎喾谰€體系；55.1.2剪力墻的結(jié)構(gòu)布置1.最大適應(yīng)高度和高寬比限制（整體抗傾覆穩(wěn)定性要求）A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m）非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防列烈度6度7度8度9度全部落地剪力墻15014012010060部分框支剪力應(yīng)采用61.最大適應(yīng)高度和高寬比限制（續(xù)） 表5.2 B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度（m）非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度全部落地剪力墻180170150130部分落地剪力墻15014012010071.最大適應(yīng)高度和高寬比限制（續(xù)）表5.3 A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬非抗震

3、設(shè)計(jì)6度、7度設(shè)防8度設(shè)防9度設(shè)防高寬比限值6654表5.4 B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬非抗震設(shè)計(jì)6度、7度設(shè)防8度設(shè)防高寬比限值8768 2.結(jié)構(gòu)平面布置（1）避免僅單向布置 剪力墻，應(yīng)雙向或三向布置； 剪力墻墻肢宜簡(jiǎn)單、規(guī)則； 單片剪力墻的長(zhǎng)度不宜過(guò)大（=8m)：側(cè)向剛度大，地震作用大；易形成矮墻，延性差92.結(jié)構(gòu)平面布置（續(xù)）（2）不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu) 柱子 hc/bc4 短肢剪力墻 hw/bw=58 一般剪力墻 hw/bw8短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

4、10短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）形成的結(jié)構(gòu)，應(yīng)符合下列規(guī)定：其最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低，且7度和8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)分別不應(yīng)大于100m和60m； （原來(lái)120m、 100m) 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50； 11短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）形成的結(jié)構(gòu)，應(yīng)符合下列規(guī)定（續(xù)） 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比本規(guī)程表4.8.2 規(guī)定的剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用； 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，各層短肢剪力墻的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6和0.7； 對(duì)于無(wú)翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應(yīng)降低0.1； 1

5、2短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）形成的結(jié)構(gòu)，應(yīng)符合下列規(guī)定（續(xù)） 7度和8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣。一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側(cè)相交的樓面梁。 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除底部加強(qiáng)部位應(yīng)調(diào)整剪力設(shè)計(jì)值外，其他各層短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，一、二級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2；13短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）形成的結(jié)構(gòu)，應(yīng)符合下列規(guī)定（續(xù)） 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2，其他部位不宜小于1.0； 短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于200mm；142.結(jié)構(gòu)平面布置（續(xù)）（3）剪力墻的門(mén)窗洞口宜上下對(duì)齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁。

6、宜避免使墻肢剛度相差懸殊（小墻肢）的洞口設(shè)置。15錯(cuò)洞墻：一、二、三級(jí)抗震等級(jí)剪力墻的底部加強(qiáng)部位不宜采用； 其他情況如無(wú)法避免，應(yīng)注意： 錯(cuò)洞墻洞口的水平距離2m； 按彈性平面有限元方法進(jìn)行應(yīng)力分析，按應(yīng)力進(jìn)行配筋； 洞口周邊加強(qiáng)有效的構(gòu)造配筋；1617181920疊合錯(cuò)洞墻：一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻均不宜采用。212.結(jié)構(gòu)平面布置（續(xù)）（4）較長(zhǎng)的剪力墻宜開(kāi)設(shè)洞口，將其分成長(zhǎng)度較為均勻的若干墻段， 墻段之間宜采用弱連梁（Ln/h6)連接，每個(gè)獨(dú)立墻段的H/hw2。 墻肢截面高度hw8m。 （保證墻肢的延性，受彎產(chǎn)生的裂縫寬度小，靠近中性軸的分布鋼筋能充分發(fā)揮其強(qiáng)度）222.結(jié)構(gòu)平面布置

7、（續(xù)）（5）控制剪力墻的數(shù)量，采用大開(kāi)間剪力墻（間距為6.07.2m） 合理剛度的判斷：自振周 T=(0.050.06)n 結(jié)構(gòu)的側(cè)移結(jié)構(gòu)剛度的調(diào)整：適當(dāng)減小剪力墻的厚度； 降低連梁的高度； 增大門(mén)窗洞口的寬度； 墻肢開(kāi)洞232.結(jié)構(gòu)平面布置（續(xù)）（6）剪力墻的平面布置盡量使結(jié)構(gòu)質(zhì)心和剛心接近，使結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的抗側(cè)剛度及振動(dòng)性能相接近。243.結(jié)構(gòu)豎向布置（1）豎向連續(xù)，上應(yīng)到頂，下要到底。 剪力墻沿高度厚度每次減小宜50100mm（宜兩側(cè)同時(shí)內(nèi)收（除外墻，電梯井外），厚度改變和混凝土等級(jí)的改變宜錯(cuò)開(kāi)樓層；25（2）剪力墻的洞口宜上下對(duì)齊，成列布置，使剪力墻形成明確的墻肢和連梁；263.

8、結(jié)構(gòu)豎向布置（續(xù)）（3）避免形成小墻肢，要求墻肢hw/bw3且hw500mm27（4）慎重采用刀把形剪力墻28（5）底部加強(qiáng)部位：一般剪力墻結(jié) ， 取 H150m時(shí)，取 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，取294. 應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時(shí)，應(yīng)至少采取以下措施中的一個(gè)措施，減小梁端部彎矩對(duì)墻的不利影響： 沿梁軸線方向設(shè)置與梁相連的剪力墻，抵抗該墻肢平面外彎矩； 當(dāng)不能設(shè)置與梁軸線方向相連的剪力墻時(shí)，宜在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱。扶壁柱宜按計(jì)算確定截面及配筋； 304. 應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩（續(xù)） 當(dāng)不能設(shè)置扶壁柱時(shí)，應(yīng)在墻與梁相交處設(shè)置暗柱，并宜按計(jì)算確定配筋； 必

9、要時(shí)，剪力墻內(nèi)可設(shè)置型鋼。315.1.3剪力墻最小厚度及材料強(qiáng)度選定1. 剪力墻的材料不應(yīng)低于 C20 不應(yīng)低于 C25（筒體、短肢剪力墻）322. 剪力墻最小厚度 保證出平面的剛度和穩(wěn)定性剪力墻的最小厚度一、二級(jí)抗震等級(jí)三、四級(jí)抗震等級(jí)非抗震無(wú)端柱或翼墻的一字形剪力墻其他截面剪力墻底部加強(qiáng)部位1/12（層高）2001/16（層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度）2001/20（層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度）1601/25（層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度）160其他部位1/15（層高）1801/20（層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度）1601/25（層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度）160332. 剪力墻最小厚度(續(xù)）剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度 沿剪力墻長(zhǎng)度方向

10、沒(méi)有平面外橫向支承墻的長(zhǎng)度當(dāng)墻厚不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)按高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程附錄D計(jì)算墻體的穩(wěn)定 剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當(dāng)減小，但不宜小于160mm 345.1.4剪力墻設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)和程序框圖根據(jù)高寬比限值確定剪力墻結(jié)構(gòu)三維幾何參數(shù)剪力墻平面布置剪力墻厚度初選計(jì)算單元選取豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算水平荷載作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算荷載校應(yīng)組合承載力設(shè)計(jì)構(gòu)造處理355.2剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移的簡(jiǎn)化近似計(jì)算5.2.1基本假定5.2.2豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算5.2.3水平荷載作用下的計(jì)算5.2.4水平荷載的分配5.2.5平面剪力墻分類及受力特點(diǎn)5.2.6整體強(qiáng)的內(nèi)力和位

11、移計(jì)算5.2.7小開(kāi)口整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算5.2.8雙肢墻和多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算5.2.9壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算365.2剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移的簡(jiǎn)化近似計(jì)算5.2.1基本假定（1）豎向荷載在縱橫向剪力墻平均按450剛性角傳力；（2）每片剪力墻僅在自身平面內(nèi)提供側(cè)向剛度，在平面 外的剛度為零；（3）平面樓蓋在平面內(nèi)剛度無(wú)限大，在平面 外的剛度為零；（4）材料處于線彈性階段375.2.2豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算豎向荷載按剪力墻受荷面積傳遞到墻，墻肢主要產(chǎn)生軸向力；豎向荷載使連梁產(chǎn)生彎距、剪力；集中荷載作用時(shí)要驗(yàn)算局部承壓力，可按均布荷載計(jì)算集中力對(duì)墻肢的影響；38395.2.3水平荷載作用

12、下的計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)化為縱橫兩個(gè)方向的平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，并考慮另一個(gè)方向的部分墻肢作為翼緣參與工作剪力墻的有效翼緣寬度按表5.5的較小值取用； 按剪力墻間距計(jì)算： 按翼緣厚度計(jì)算： 按門(mén)窗洞口計(jì)算：4041425.2.4水平荷載的分配當(dāng)結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的時(shí)候，總剪力按各片剪力墻的剛度大小向各片墻份配；Vpj由水平荷載產(chǎn)生的第j層的總剪力；EiJeqi 第I片墻的等效抗彎剛度；43445.2.5平面剪力墻分類及受力特點(diǎn)洞口系數(shù)=（墻面洞口面積/ 墻面不計(jì)洞口的總面積）*100%洞口系數(shù)豎向構(gòu)件截面應(yīng)力分布變形判別方法整體墻15%滿足平面假定，整體彎距彎曲型洞口系數(shù)15%且洞凈距及洞至墻邊凈

13、距 洞的長(zhǎng)邊小開(kāi)口整體墻15%30%整體彎距為主，用平面假定的應(yīng)力修正彎曲型10 及 JA/JZ聯(lián)肢剪力墻30%50%列墻肢微分方程求解彎曲型過(guò)渡剪切型 10 及 JA/JZ壁式框架50%可按聯(lián)肢剪力墻進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算或按帶剛域的框架計(jì)算剪切型 10 及 JA/JZ455.2.6整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算1.判別條件： 洞口系數(shù)15%且洞凈距及洞至墻邊凈距 洞的長(zhǎng)邊465.2.6整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算（續(xù)）2.整體墻的等效簡(jiǎn)化處理方法 等效截面面積 ： Aq=0 A （5.3) A無(wú)洞口處截面面積0 洞口削弱系數(shù)A0剪力墻立面總墻面面積；Ad剪力墻立面洞口總面積；47485.2.6整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)

14、算（續(xù)）等效慣性矩Jq： （5.5)n總分段數(shù)493.整體墻頂點(diǎn)側(cè)移計(jì)算 （倒三角形分布荷載） （均布荷載） （5.6) （頂部集中荷載）503.整體墻頂點(diǎn)側(cè)移計(jì)算(續(xù)）剪力墻的等效抗彎剛度： （5-7a）統(tǒng)一?。?（5-7b）515.2.7小開(kāi)口整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算1.小開(kāi)口整體墻的內(nèi)力特點(diǎn)（1）截面正應(yīng)力基本上是直線分布，局部彎距不超過(guò)總彎距的15%；（2）在大部分樓層上，墻肢沒(méi)有反彎點(diǎn)；2.小開(kāi)口整體墻的判別條件 10 及 JA/JZ 或 JA/JZi52532.小開(kāi)口整體墻的判別條件（續(xù)） 整體系數(shù)的計(jì)算： 多肢墻： 雙肢墻： （5.10) （5.11) 542.小開(kāi)口整體墻的判別條

15、件（續(xù)）T軸向變形影響系數(shù)，對(duì)雙肢墻T=JA/J ;Z、Zi系數(shù)，與及層數(shù)有關(guān)，當(dāng)各墻肢及連梁都比較均勻時(shí)，由表5.7查得；當(dāng)各墻肢相差較大時(shí)，由表5.8查得S，再按式（5.12)計(jì)算； （5.12) 552.小開(kāi)口整體墻的判別條件（續(xù)） 連梁的折算慣性矩。 第i列連梁的計(jì)算跨度的一半， 第i列連梁相鄰墻肢中性軸距離的一半； k連梁的列數(shù)，k+1墻肢數(shù)； GO563.小開(kāi)口整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算（1）墻肢 彎距和軸力： （5.13) 、 第i個(gè)墻肢在x截面處 的彎距和軸力； Mp(x) x截面處 的外力引起的彎距； Ai 、 Ji 、 yi 第i個(gè)墻肢的截面面積、慣性矩和截面形心到組合截面形心

16、的距離；573.小開(kāi)口整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算（續(xù)）墻肢剪力： （5.14) 58對(duì)個(gè)別不滿足JA/JZi 的墻肢（小墻肢），彎距要進(jìn)行修正： 593.小開(kāi)口整體墻的內(nèi)力和位移計(jì)算（續(xù)）（2）連梁 連梁的剪力=上下層墻肢軸力之差； 連梁的彎距由連梁的剪力求得；（3）頂點(diǎn)位移計(jì)算： 頂點(diǎn)位移由式（5.6)1.2 等效抗彎剛度由式（5.7)1.2605.2.8雙肢墻和多肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算1.基本假定：（1）墻肢剛度比連梁剛度大得多，連梁的反彎點(diǎn)在跨中；（2）兩墻肢的位移曲線相同，同一標(biāo)高上水平位移和轉(zhuǎn)角相同；（3）沿豎向剛度與層高不變；（取加權(quán)平均值）； (4)梁考慮彎曲和剪切變形，墻肢考慮彎曲和

17、軸向變形。61返回6263642.聯(lián)肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算（連續(xù)連桿法）（1）連續(xù)連桿法的基本思路和基本方程： 將每一樓層處的連梁假設(shè)為均布在該樓層高度內(nèi)的連續(xù)連桿，用連桿切口處的變形協(xié)調(diào)條件建立(x)的微分方程，解出連桿剪力(x)；連桿切口處的變形協(xié)調(diào)條件：1(X)+ 2(X)+ 3(X) =0 (5.16)652.聯(lián)肢墻的內(nèi)力和位移計(jì)算（連續(xù)連桿法） 1(X)墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對(duì)位移 1(X)= - 2Cm(x) （5.17) 66墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對(duì)位移67 2(X) 墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對(duì)位移68墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對(duì)位移69 3(X) 連梁彎曲變形和剪切變性產(chǎn)生的相對(duì)位移將1(X)

18、、2(X)+、2(X) 的表達(dá)式代入公式（5.16），求解該方程得到(x）。7071（2）雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算連梁對(duì)墻肢的約束彎距： m()=2C() (5.20) 是、和荷載作用形式的函數(shù)，一般可制成表格查用或用EXCEL計(jì)算。 72（2）雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算（續(xù)） 73（2）雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算（續(xù)）連梁的內(nèi)力：雙肢墻多肢墻j層連梁的總約束彎距mj=m(j)hj層連梁的總約束彎距mj=m(j)hj層連梁的剪力Vbj =m(j)h/2Cj層第i個(gè)連梁的剪力Vbij =im(j)h/2Cij層連梁的端部彎距Mbj = Vbj a0j層第i個(gè)連梁的端部彎距Mbij = Vbij ai074 m()=2C()

19、75（2）雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算（續(xù)）墻肢的內(nèi)力： j層墻肢的軸力： （5.23) j層墻肢的彎距： （5.24)76（2）雙肢墻的內(nèi)力計(jì)算（續(xù)）j層墻肢的剪力： （5.25) （5.26) 考慮墻肢剪切變性影響后的墻肢折算慣性矩。77（3）雙肢墻的位移計(jì)算 （ 5.27) 78（3）雙肢墻的位移計(jì)算（續(xù)） （5.28)79（3）雙肢墻的位移計(jì)算（續(xù)）三種荷載下的 分別為： （5.30) 80（3）雙肢墻的位移計(jì)算（續(xù)）三種荷載下墻肢的等效剛度分別為： （5.31) 81（4）雙肢墻內(nèi)力分布特點(diǎn)：側(cè)移曲線呈彎曲型。值愈大，側(cè)移愈小。連梁的剪力最大的位置在梁的中下部， 值增大，連梁的剪力增大，剪力最大

20、的位置下移。值增大，連梁的剪力增大，墻肢的軸力也必然增大。值愈大，墻肢彎距愈小。82側(cè)移曲線呈彎曲型。值愈大，側(cè)移愈小83連梁的剪力最大的位置在梁的中下部， 值增大，連梁的剪力增大，剪力最大的位置下移。84值增大，連梁的剪力增大，墻肢的軸力也必然增大85值愈大，墻肢彎距愈小863.多肢剪力墻的計(jì)算要點(diǎn)（1）整體系數(shù)的計(jì)算 墻肢 Ai、Ji 連梁 Abi、Jbi，連梁 的折算慣性矩Jbi0 連梁的剛度873.多肢剪力墻的計(jì)算要點(diǎn)（續(xù)1）梁墻剛度比參數(shù)： （5.34)墻肢軸向變形影響系數(shù)： 雙肢墻 T=JA/J 多肢墻34肢57肢8肢以上T= 0.8T= 0.85T= 0.90883.多肢剪力墻的計(jì)算要點(diǎn)（續(xù)2）整體系數(shù)： （5.36)（2）計(jì)算墻肢的等效剛度893.多肢剪力墻的計(jì)算要點(diǎn)（續(xù)3）（3）計(jì)算連梁的約束彎距函數(shù)（）