第7章+鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計

第7章

鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計7.1概述剪力墻的作用：剪力墻的類型：各構(gòu)件內(nèi)力：實體墻——聯(lián)肢墻：墻肢、連梁——墻肢：應(yīng)進行平面內(nèi)的偏心受壓或偏心受拉承載力驗算和斜截面受剪承載力驗算。連梁：應(yīng)進行受彎和受剪承載力驗算。延性剪力墻設(shè)計原則1.強墻弱梁2.強剪弱彎（墻肢）3.限制墻肢軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件4.加強重點部位5.連梁特殊措施*重點部位：剪力墻底部加強部位。①取剪力墻總高度的1/8和底部兩層高度二者中的較大值，且不大于15m；②部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻，其底部加強部位的高度，可取框支層以上兩層的高度及落地剪力墻總高度的1/8二者中的較大值。7.2墻肢設(shè)計墻肢的破壞形態(tài)：與實體墻相同，有：彎曲破壞、彎剪破壞、剪切破壞和滑移破壞。7.2.1內(nèi)力設(shè)計值剪力墻內(nèi)力設(shè)計值取控制截面最不利組合內(nèi)力或?qū)ζ湔{(diào)整后的內(nèi)力?？刂平孛妫阂话闳χ捉孛嬉约案淖儔?、改變混凝土標(biāo)號、改變配筋量的截面。一級抗震：需使塑性鉸出現(xiàn)在剪力墻底部，故其彎矩設(shè)計取法為：底部加強部位以及以上一層，采用墻肢底部截面組合的彎矩計算值；其他部位，取墻肢截面最不利組合的彎矩計算值乘以增大系數(shù)1.2作為彎矩設(shè)計值。其他抗震等級：直接采用墻肢截面最不利內(nèi)力組合的彎矩設(shè)計

值。不宜采用小偏拉的墻肢：因為小偏拉時墻肢全截面受拉，裂縫貫通整個截面，此時可通過調(diào)整剪力墻長度或連梁尺寸避免出現(xiàn)小偏拉。一般宜使墻的長度不超過8m。墻肢內(nèi)力設(shè)計值的調(diào)整：當(dāng)雙肢墻的一個墻肢為大偏拉時，另一墻肢的剪力設(shè)計值、彎矩設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。原因——強剪弱彎：為實現(xiàn)墻肢底部加強部位的抗剪能力，避免過早出現(xiàn)剪切破壞，墻肢剪力計算值需要調(diào)整：7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算在軸力和彎矩作用下墻肢的承載力計算類似于柱，也有區(qū)別：多配置有豎向和橫向分布鋼筋，豎向分布鋼筋參與抗彎，橫向分布筋抗剪。驗算壓彎承載力時不考慮受壓豎向分布筋的作用，僅考慮其受拉的作用。大偏壓承載力計算大偏壓定義（同柱）基本假定：①變形符合平面假定；②不考慮受拉混凝土的作用；③受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖用等效矩形應(yīng)力圖替換；④端部鋼筋均屈服；⑤受壓區(qū)邊緣算起1.5x范圍內(nèi)以外的受拉鋼筋全部屈服并參與受力計算，1.5x以內(nèi)的未受拉屈服或為受壓，不參與受力。1）對稱配筋由ΣN=0，求x:對受壓區(qū)中心取矩，由ΣM=0:化簡，忽略x2項:上式右邊兩項分別為分布鋼筋和端部鋼筋提供的抗彎承載力:抗彎承載力要求:工程設(shè)計時，先給定豎向分布鋼筋的截面面積Asw,再計算x,由式7-4a，求出Msw，然后再求端部鋼筋面積As:2）非對稱配筋A(yù)s≠

A‘s，此時需先給定豎向分布鋼筋A(yù)SW，并給定一端的鋼筋面積，求另一端鋼筋面積，由ΣN=0，得:當(dāng)已知的是As，對受壓鋼筋合力點取矩：（7-8a）當(dāng)已知的是A’s，對受拉鋼筋合力點取矩：（7-8b）截面形狀為T型或I型時，參考相應(yīng)的柱計算；混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)符合x>=2a’的條件，否則按x=2a’計算。2.小偏壓承載力計算小偏壓破壞特點：截面大部或全部受壓，受壓較大一側(cè)混凝土達到極限壓應(yīng)變而喪失承載力。鋼筋受力特點：受壓較大一側(cè)端部鋼筋及豎向分布筋屈服，但計算中不考慮豎向分布筋的作用。而受拉區(qū)的豎向鋼筋未屈服，計算中也不考慮其作用。則墻肢截面極限應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力分布與小偏心受壓柱完全相同。由ΣN=0

和ΣM=0

：相對受壓區(qū)高度：則由（7-9b）：非對稱配筋時：可先按構(gòu)造要求給定As，然后求相對受壓區(qū)高度、A‘s。若算出的ξ≥hw/hw0，為全截面受壓，此時，取x=h，A‘s可由下式計算得到：7.2.3墻肢偏心受拉承載力計算墻肢在N和M作用下，當(dāng)M/N>hw/2-a時，為大偏拉，此時墻肢截面大部受拉，小部分受壓。假定距離受壓區(qū)邊緣1.5x范圍以外的受拉分布鋼筋屈服并參與工作：矩形截面對稱配筋時，受壓區(qū)x高度為：與大偏壓承載力公式類似，豎向分布鋼筋抗彎承載力為：端部鋼筋抗彎承載力為：（7-13）（7-14）（7-15）設(shè)計時應(yīng)先確定分布鋼筋面積，由為保證有受壓區(qū)（x>0）：同時需滿足最小配筋率要求確定出：由（7-15）得端部鋼筋的面積：抗震設(shè)計：計算公式與非抗震設(shè)計相同，式子的右邊需多除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE，在計算受壓區(qū)高度x和計算分布鋼筋抵抗矩Msw的公式中，N要乘以γRE。7.2.4墻肢斜截面受剪承載力計算1.墻肢斜截面剪切破壞形態(tài)墻肢的斜截面剪切破壞大致可以歸納為三種破壞形態(tài)：1）剪拉破壞2）斜壓破壞3）剪壓破壞剪拉破壞：剪跨比較大、橫向鋼筋較少的墻肢，容易發(fā)生，斜裂縫延伸至受壓區(qū)邊緣，使墻肢劈裂為兩部分而破壞。屬脆性破壞。斜壓破壞：斜裂縫將墻肢分割為各斜受壓柱體，混凝土被壓碎。容易發(fā)生在界面尺寸小、剪壓比過大的墻肢。剪壓破壞：常見的破壞形態(tài)。受剪承載力計算以剪壓破壞為基礎(chǔ)。受剪承載力由兩部分組成：橫向鋼筋的抗剪和混凝土的抗剪承載力2.偏心受壓斜截面受剪承載力裂縫的形式：與剪跨比有關(guān)，當(dāng)λ不大于1.5時，墻肢以剪切變形為主，首先在腹部出現(xiàn)斜裂縫，形成腹剪斜裂縫。當(dāng)λ大于1.5，墻肢變形為彎剪變形，出現(xiàn)的裂縫為彎剪裂縫，也可導(dǎo)致斜截面剪切破壞當(dāng)剪力墻帶有翼墻時，不考慮翼墻的抗剪。偏心受壓墻肢的受剪承載力計算公式為：3.偏心受拉斜截面受剪承載力軸向拉力的存在對抗剪不利，只要是大偏拉，仍有部分受壓區(qū)，混凝土仍可抗剪：7.2.5墻肢構(gòu)造要求1.混凝土強度等級筒體結(jié)構(gòu)核心筒和內(nèi)筒混凝土不低于C25，其他不低于C202.最小截面尺寸（最小厚度和剪壓比限值）首先要滿足承載力計算要求，其次滿足構(gòu)造要求：構(gòu)造上規(guī)定最小厚度原因：保證其平面外的穩(wěn)定性，并有利于混凝土的澆筑質(zhì)量。1）最小厚度表中，h取層高或剪力墻無支長度二者的小值；一、二級抗震設(shè)計的無端柱或翼墻的一字型剪力墻的厚度，底部加強部位不應(yīng)小于h/12、其他部位不應(yīng)小于h/15，且不小于180mm。分隔電梯井的墻肢厚度可適當(dāng)減小。但不得小于160mm.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻厚度，底部加強部位不應(yīng)小于200mm和h/16，其他部位不應(yīng)小于160mm和h/20。2）剪壓比限值剪壓比定義：剪壓比對墻肢截面破壞形態(tài)的影響：剪壓比過大，將過早出現(xiàn)斜裂縫，增加橫向鋼筋并不能提高其受剪承載力。原因是橫向鋼筋未屈服時，混凝土已發(fā)生斜壓破壞。無地震作用組合無地震作用組合3.分布鋼筋分布鋼筋的作用：抗剪、抗彎、減少收縮裂縫。豎向分布筋：限制豎向及斜裂縫開展橫向分布筋：限制主斜裂縫開展、貫通。受溫度熱脹冷縮影響較大部位，分布鋼筋應(yīng)適當(dāng)加強，最小配筋率提高至0.25%，間距不大于200mm。配筋率的計算：墻肢分布鋼筋的排數(shù)：不允許單排配置墻厚不大于400mm：雙排400~700mm：三排>700mm：四排各排分布筋之間設(shè)置拉筋，拉筋間距不大于600mm。4.軸壓比限值墻肢底部加強部位，在重力荷載代表值作用下的墻肢軸壓比限值：軸壓比的計算N——軸力設(shè)計值：取重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸壓力設(shè)計值。一般只需驗算墻肢底截面的軸壓比，若變截面或變混凝土標(biāo)號，則還需驗算變化處的n。其他部位：無具體規(guī)定，但最好不要超過表7-3要求。5.邊緣構(gòu)件邊緣構(gòu)件的作用：提高墻肢混凝土極限壓應(yīng)變、改善其延性。邊緣構(gòu)件的類型：約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件。約束邊緣構(gòu)件——用箍筋約束的暗柱、端柱和翼墻，其箍筋較多，對砼約束較強，砼有較大變形能力。構(gòu)造邊緣構(gòu)件——按構(gòu)造要求確定的墻肢邊緣構(gòu)件。用于非約束邊緣構(gòu)件的剪力墻墻肢的兩端。其特點是箍筋較少，對砼約束較弱。需要設(shè)置邊緣約束構(gòu)件的剪力墻：

一、二級剪力墻底截面的軸壓比超過0.1（9度1級）、0.2（7、8度1級）或0.3（二級）的剪力墻。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的一、二級剪力墻。約束邊緣構(gòu)件設(shè)置高度：底部加強部位及以上一層。約束邊緣構(gòu)件形式：端柱及翼墻尺寸要求：見圖上*對部分框支剪力墻：一、二級落地墻的底部加強部位及以上一層，剪力墻的兩端必須有端柱或翼墻*約束邊緣構(gòu)件沿墻肢的長度lc應(yīng)滿足下表要求、1.5bw和450mm三者的最大值。*有翼墻或端柱時尚不應(yīng)小于翼墻厚度或端柱沿墻肢方向截面高度加上300mm。*約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值λV也有要求：

約束邊緣構(gòu)件的配箍：由

約束邊緣構(gòu)件長度lc內(nèi)的配筋：（1）陰影部分：箍筋：為墻肢端部，應(yīng)力大，配箍要求高，λV=0.2縱筋：不小于陰影部分面積的1.2%（一級）、1.0%（二級），不小于6Φ16，6Φ1,14（2）無陰影部分應(yīng)力小，允許配拉筋，配箍特征值λV=0.1*一、二級筒體結(jié)構(gòu)的核心筒或內(nèi)筒轉(zhuǎn)角部位的約束邊緣構(gòu)件要加強：構(gòu)造邊緣構(gòu)件——按構(gòu)造要求確定的墻肢邊緣構(gòu)件。用于非約束邊緣構(gòu)件的剪力墻墻肢的兩端。其特點是箍筋較少，對砼約束較弱。如一、二級剪力墻約束邊緣構(gòu)件以上部位，軸壓比不大的一、二級剪力墻，所有的三、四級和非抗震剪力墻。構(gòu)造邊緣構(gòu)件的長度：構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋：（1）滿足承載力要求（2）滿足構(gòu)造要求底部加強部位和其他部位區(qū)別對待；端柱縱筋和箍筋按框架柱的構(gòu)造要求配置。非抗震時：墻端配不少于4根12縱筋。Ac為計算邊緣構(gòu)件縱向構(gòu)造鋼筋的暗柱或端柱面積。6.鋼筋的連接剪力墻內(nèi)鋼筋的錨固：分別為la和laE分布鋼筋一般用搭接的形式連接，一、二級抗震墻的加強部位、接頭