剪力墻截面設計和構造要求

§4-8

剪力墻截面設計和構造要求

高層建筑結構設計兩部分內容墻肢設計連梁設計

§4-8

剪力墻截面設計和構造要求

高層建筑結構設計兩部分內容墻肢設計連梁設計4.8.1一般規(guī)定《高規(guī)》JGJ3-2010第7.1.1~7.1.9款，共9款涉及到將結構布置要求、墻段長度、底部加強部位、與樓面梁的連接、承載力驗算的內容等。如結構布置要求：應雙向布置，形成空間結構。強調對抗震結構，避免單向布置，并宜使兩個方向剛度接近；規(guī)則開洞，洞口成列，成排布置墻段長度要求：

高寬比不宜小于3.0；墻段長度不宜大于8.0m。底部加強部位：

抗震設計時，為保證剪力墻底部出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠大的延性，應對可能出現(xiàn)塑性鉸的部位加強抗震措施，包括提高抗剪切破壞的能力，設置邊緣約束構件等，該加強部位稱為“底部加強部位”。《高規(guī)》規(guī)定：1）從地下室頂板算起；

2）高度范圍可取底部兩層和墻體總高度的1/10二者的較大值；3）計算嵌固端位于地下一層地板或以下時，底部加強部位宜延伸到計算嵌固端。承載力驗算的內容：平面內斜截面受剪；平面內偏心受壓或偏心受拉；平面外軸心受壓；局部受壓4.8.2墻肢截面設計

墻肢的控制截面一般取墻底截面以及改變墻厚、改變混凝土強度等級、改變配筋量的截面。水平荷載豎向荷載彎矩M剪力V軸力N偏心受壓構件

或偏心受拉構件一、內力設計值軸力設計值

最不利組合軸力彎矩設計值、剪力設計值沿高度分兩段：1）加強部位以上

2）底部加強部位進行不同的調整。

1.加強部位以上的彎矩、剪力調整

一級：墻肢的組合彎矩設計值乘以增大系數(shù)1.2；組合剪力設計值乘以增大系數(shù)1.3。二、三、四級：不調整。組合彎矩1.2倍組合彎矩底部加強層

2.底部加強部位的剪力調整彎矩不調整。剪力進行調整，方法如下：

一、二、三級：按式（7.2.6-1）調整9度一級按式（7.2.6-2）調整抗震設計的雙肢剪力墻，其墻肢不宜出現(xiàn)小偏心受拉；當任一墻肢為偏心受拉時，另一墻肢的彎矩設計值及剪力設計值應乘以增大系數(shù)1.25。軸力為拉力可能出現(xiàn)裂縫剛度降低彎矩、剪力設計值增大墻肢出現(xiàn)偏心受拉時另一墻肢的彎矩和剪力設計值應放大雙肢墻二.剪力墻墻板厚度bw

A按《高規(guī)》附錄D驗算墻體穩(wěn)定B

非抗震設計:≥160mm；

抗震設計：應滿足下表要求抗震等級部位厚度（mm）一、二級一般墻底部加強部位≥200mm其他部位≥160mm一字型獨立墻底部加強部位≥220mm其他部位≥180mm三、四級一般情況≥160mm一字型獨立墻底部加強部位≥180mm1）無地震作用組合時2）有地震作用組合時墻肢截面尚應符合下式要求：三正截面強度計算

方法：與偏心受壓、偏心受拉構件相同

1．偏心受壓

（1）大、小偏心受壓的判別

當ξ≤ξb為大偏心受壓

當ξ＞ξb為小偏心受壓

ξ為墻肢相對受壓區(qū)高度

ξb為墻肢相對界限受壓區(qū)高度

平截面假設→截面應變呈直線分布→ξb（2）大偏心受壓（ξ≤ξb）

與一般大偏壓構件相比

▲

破壞形態(tài)基本相同

受拉鋼筋屈服→受壓鋼筋屈服→混凝土壓碎

延性破壞形態(tài)，屬受拉破壞

▲

不同處：片狀，較寬，豎向分布筋分布筋較細，易壓碎。中和軸附近的豎向分布筋在破壞時，不屈服。為簡化計算，假定1.5xC（xC為受壓區(qū)高度）范圍以外的受拉分布筋達到屈服，參與受力圖中：α1為等效矩形應力圖形系數(shù)≤C50,取1.0;

＝C80,取0.94

其余線性內插基本公式

(列平衡方程)▲討論1.設計題目a.對稱配筋按構造給定b.非對稱配筋2．校核配筋題目3．T形或I形截面

自讀注意：①驗算ξ≤ξb②是否符合x≥2a’，否則按x=2a’計算

（3）小偏心受壓（ξ>ξb）受壓破壞,脆性破壞形態(tài),受拉鋼筋未達到屈服所有分布鋼筋都不計入抗彎與柱子抗彎承載力計算相同基本公式配筋計算●對稱配筋

As=A’s

直接求ξ→求As,A’s●非對稱配筋按端部構造配筋要求給定As→求ξ→求A’s3.偏心受拉承載力計算●大偏心受拉

截面部分受拉,應力分布與大偏壓相同

忽略受壓區(qū)及中和軸附近分布鋼筋作用的假定也相同基本公式與大偏壓相似,僅軸力的符號不同●小偏心受拉受壓區(qū)很小

x≤2a’按全截面受拉假定配筋近似公式校核承載能力(對稱配筋)

考慮地震作用時;各類情況中的承載力驗算公式右邊都乘以1/γRE四.斜截面抗剪承載力計算剪力墻斜裂縫出現(xiàn)的兩種情況情況1:

邊緣出現(xiàn)水平裂縫(彎曲受拉)→向墻中傾斜方向發(fā)展,斜裂縫情況2:腹板中部主拉應力過大而出現(xiàn)斜裂縫斜裂縫出現(xiàn)后的剪切破壞可能有三種情況:(1)腹部鋼筋過少,形成一條主裂縫→劈裂,喪失承載力.

對策:

增加腹筋(2)腹部鋼筋足夠,壓應力和剪應力共同作用下,混凝土壓碎

(抗剪腹筋計算公式的建立基礎)(3)墻截面過小,或混凝土等級較低,截面剪應力過高鋼筋應力較小,混凝土提前剪壓破碎

對策:

加大截面,或提高混凝土強度等級

限制剪壓比

▲抗剪承載力驗算公式混凝土項軸力項水平分布筋項●偏心受拉時，與N有關的項取“－”●●fsh:水平鋼筋抗拉設計強度●Ash,s:見下圖4.8.3．剪力墻配筋構造（一）配筋形式

豎向、水平分布筋：單排配筋（高層剪力墻不許用）

多排配筋

bw≤400mm,雙排

bw＝400～700mm,三排

bw≥700mm,四排P236拉結筋

附加筋各排分布鋼筋之間拉筋的間距≤

600mm，直徑≥6mm新《高規(guī)》變化（二）分布筋最小配筋率（三）縱向鋼筋切斷點位置

（四）洞口配筋

（二）、（三）、（四）具體內容，課后自讀延性剪力墻的設計原則1）強墻弱梁連梁屈服先于墻肢屈服，通過連梁的塑性變形耗散地震能量。2）強剪弱彎適當提高塑性鉸范圍及其以上相鄰范圍的抗剪承載力，實現(xiàn)墻肢強剪弱彎、避免墻肢剪切破壞；連梁也應為強剪弱彎。4.8.4抗震墻的延性設計要求3）限制墻肢的軸壓比，墻肢設置邊緣構件4）加強重點部位剪力墻的重點部位為底部加強部位。底部加強部位：適當提高抗剪承載力，限制墻肢的軸壓比，加強抗震構造措施。一級剪力墻底部加強部位以上各層提高抗彎承載力。5）連梁特殊措施采取特殊措施，連梁實現(xiàn)強剪弱彎成為延性構件。通過延性設計，應達到：

1．控制塑性鉸位置

2．在塑性鉸區(qū)防止過早出現(xiàn)剪切破壞和錨固破壞,應體現(xiàn)“強剪弱彎”、“強錨固”

3．改善抗彎和抗剪鋼筋構造，控制斜裂縫發(fā)展，充分發(fā)揮抗拉鋼筋的延性作用具體做法，自讀4.8.5

剪力墻軸壓比限值及邊緣構件配筋要求研究表明，剪力墻的邊緣構件（暗柱、明柱、翼柱）配置橫向鋼筋，可約束和改善混凝土的受壓性能，增大延性。約束邊緣構件的作用解釋兩圖引自范立礎《橋梁延性抗震設計》交通版2001.4一軸壓比限值對一、二、三級抗震等級的底部加強部位（一般為塑性鉸區(qū)）的最大軸壓比作了限制。其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過下表的限值。二約束邊緣構件和構造邊緣構件對延性要求比較高的剪力墻，在可能出現(xiàn)塑性鉸的部位應設置約束邊緣構件，其他部位可設置構造邊緣構件。約束邊緣構件的截面尺寸及配筋都比構造邊緣構件要求高，其長度及配筋量都需要通過計算確定。約束邊緣構件，在一、二、三級的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部設置。邊緣約束構件的主要措施是加大邊緣構件的長度及體積配箍率。體積配箍率由配箍特征值計算?？梢允前抵酥韷嬙爝吘墭嫾?，在一、二、三級的剪力墻的其他部位以及四級和非抗震設計的剪力墻墻肢端部設置。構造邊緣構件按構造要求設置，構造邊緣構件范圍見下圖。4.8.6連梁的承載力計算（一）連梁正截面承載力的計算（1）當跨高比l0/h>5時，按一般受彎構件計算