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1、钢筋混凝土剪力墙设计,第七章,1,双肢墙内力计算概念设计墙肢大偏压计算墙肢小偏压计算墙肢偏拉计算墙肢斜截面计算连梁设计与构造,本章重点,7.1剪力墙分类及受力特点,整体墙,16%,洞口系数洞口面积/墙面净面积100%,整体悬臂墙,弯曲型变形,孔洞间、孔洞至墙边净距大于洞口长边,3,小开口整体墙,16%30%,小开口整体墙计算法,基本呈弯曲型变形,4,等效截面积：,墙截面毛面积,0：洞口削弱系数,Ad：洞口立面总面积,A0：立面总墙面积,等效惯性矩Jq：,hn,hi,5,联肢墙,30%50%,连续化计算法,向剪切型变形过渡,6,壁式框架,50%,接近剪切型变形,7,7.2双肢墙内力计算,基本假定
2、：,平面结构假定,忽略连梁的轴向变形，墙肢发生的转角处处相等,各墙肢、连梁截面及层高等沿全高相同,8,连梁的反弯点在连梁的中央；,刚性楼板假定,基本思路：,A1J1,A2J2,hb,h,H,2a0,2c,2a0,2c,连梁设为均布的连续连杆,9,建立基本体系（力法）,(x),建立变形协调方程,求解(x),求解连梁剪力,求解墙肢、连梁内力,10,基本方程：,求切开处沿(x)方向变形,1(x):由墙肢弯曲变形产生的相对位移,1m2mm,1(x),1(x)2c m（x）,m:顺时针为正1(x)与(x)反向,c1c2c,11,2(x):由墙肢轴向变形产生的相对位移,N,N,2(x),由隔离体平衡:,1
3、2,3(x):由连梁弯曲、剪切变形产生的相对位移,3(x),由悬臂梁变形公式:,13,1(x)2(x)3(x)0,14,引入补充条件,对上式微分一次,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,1(x)2(x)3(x)0,对 x两次求导,连梁刚度系数D：,连梁、墙肢刚度比21：,整体系数2：,16,引入约束弯矩表述的微分方程,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,m(x)：连梁对墙肢的约束弯矩,双肢墙基本方程,设x/H,18,倒三角分布荷载,均布荷载,顶部集中荷载,0 墙顶弯矩为0,1 墙底弯曲转角为0,(x),19,双肢墙内力计算：,连杆约束弯矩（连梁中心坐标处）,连梁约束弯矩,连梁剪力,连梁
4、端部弯矩,20,(),V1j,a0,M1j,21,墙肢轴力,墙肢弯矩,水平荷载在j层截面处的倾覆力矩,22,墙肢剪力,VPj:水平荷载在j层截面处总剪力,J0i:考虑剪切变形影响后的墙肢折算惯性矩,23,7.1剪力墙分类及受力特点,整体墙,16%,洞口系数洞口面积/墙面净面积100%,整体悬臂墙,弯曲型变形,孔洞间、孔洞至墙边净距大于洞口长边,24,小开口整体墙,16%30%,小开口整体墙计算法,基本呈弯曲型变形,25,等效截面积：,墙截面毛面积,0：洞口削弱系数,Ad：洞口立面总面积,A0：立面总墙面积,等效惯性矩Jq：,hn,hi,26,联肢墙,30%50%,连续化计算法,向剪切型变形过渡
5、,27,壁式框架,50%,接近剪切型变形,28,72 剪力墙结构的延性设计,剪力墙结构或框剪结构，抗震设计时，要求剪力墙必须具备足够的延性。,1、强墙弱梁,连梁塑性铰先于墙肢出现，利用连梁的塑性变形耗散地震能。,3、加强重点部位,2、强剪弱弯,地震力一般会使墙肢底部形成塑性铰，应提高其抗剪承载力，避免剪切破坏。,4、限制墙肢轴压比和设置约束边缘构件,72 墙肢设计,一、墙肢的破坏形态,二、墙肢的设计内力调整,1、墙肢的设计内力调,A、设计弯矩调整：,除一级剪力墙外，设计弯矩不作调整。,抗震等级为一级的剪力墙：,底部加强区域及上一层,采用墙肢底截面弯矩组合值,其他部位,截面弯矩组合值1.2,其目
6、的是，如果剪力墙在地震力下出现塑性铰，则应保证塑性铰出现在墙底，防止其他部位形成薄弱层。,9度设防时尚应满足,三、墙肢偏压、偏拉设计,1、大小偏压的区分：界限压区高度。,破坏形态与设计方法同柱子，区别仅在于配筋方式不同。剪力墙配筋有：,端部纵筋；,竖向分布筋。,水平分布筋；,考虑到竖向分布筋直径较小，对承担压力贡献不大，设计规定：,2、大偏压墙肢正截面设计,、非抗震基本公式,对称配筋，由力、力矩（对混凝土合力点取矩）的平衡：,忽略x的二次项，整理：,设计分析：两个方程、三个未知量（非对称配筋时会有四个未知量），设计时，一般先根据构造要求确定竖向分布筋，然后计算端部纵筋面积。,公式适用条件：,、
7、抗震基本公式,在上述公式中考虑承载力抗震调整系数。,某矩形截面剪力墙截面尺寸：bw=180mm;hw=3090mm，底部截面承受的弯矩设计值为883.5kN.m，轴力设计值N=1119.5kN（压），剪力设计值V=106kN。纵筋为HRB400级，fy=360N/mm2，箍筋和分布筋为HPB235级，fyv=210N/mm2，混凝土为C25，抗压强度11.9MPa,抗拉强度1.27MPa,界限受压区高度0.518，墙肢两端400mm范围内配置纵向钢筋（as=200mm，pmin=0.5%）。,问题：计算轴压比，确定端部纵筋(对称配筋),（1）计算轴压比,（2）计算x,（3）计算端部纵筋面积,3
8、、偏拉墙肢正截面设计,大小偏拉界限：,大偏拉设计,竖向分布筋作用同大偏压，基本公式也相同，只是轴力反号。,四、墙肢斜截面设计,1、墙肢斜截面破坏形态,剪拉破坏,剪跨比较大且横向钢筋较少时发生。一条斜裂缝裂通，脆性,斜压破坏,剪压比过大。混凝土斜向压碎,剪压破坏,设计情况。出现一条主要的弯剪（或腹剪）斜裂缝，横筋屈服、混凝土压碎。,无震组合,2、偏压墙肢斜截面承载力,有震组合,墙肢轴力，抗震设计时，应考虑地震组合，且,计算截面剪跨比。且,3、偏拉墙肢斜截面承载力,上述公式圆括号内值应不小于零。,五、墙肢构造要求,1、剪压比限制,无震组合,有震组合,2、轴压比限制,墙肢轴压比限制,目的:保证塑性铰
9、延性，针对一、二级剪力墙底部加强部位。,73 连梁设计,一、连梁受力特点及破坏形式,跨高比小，易发生剪切破坏。反复荷载交叉斜裂缝,二、连梁内力调整,1、连梁弯矩调整,方法一：调整连梁刚度。,用调整后的刚度代替实际连梁刚度，进行内力计算。可以预见：连梁内力变小，同时墙肢轴力也变小。,方法二：组合弯矩调整。,将组合弯矩乘以0.50.8的系数。,2、连梁剪力调整,针对一、二、三级剪力墙连梁,9度抗震设计时，应符合：,三、连梁截面设计,1、连梁正截面设计对称配筋,2、连梁斜截面设计,无震组合,有震组合,四、连梁构造要求,剪压比限制,分无震、有震情况,1、名词解释,高层建筑 框架结构 剪力墙结构 框架剪
10、力墙结构 楼层屈服强度系数 抗推刚度 结构转换层 剪重比 刚重比 结构刚度中心 剪力滞后 延性结构 概念设计 地震设防三水准 地震反应谱法 重力二阶效应 风振系数 联肢剪力墙 整体剪力墙 整体系数 强剪弱弯 强柱弱梁 约束边缘构件,2、简答题,1、高层建筑结构内力、位移与高度的关系,2、高层建筑结构设计特点？,3、高层建筑房屋平面不规则和竖向不规则的类型有哪些？,4、框架结构抗震设计中，为什么要对梁端弯矩进行调幅？,5、简述整体系数的大小在判断整体墙和联肢墙时的作用？并以双肢墙为例，说明剪力墙的整体系数是如何影响墙肢内力分布与侧移的。,2、简答题,6、为什么梁铰机制比柱铰机制对抗震有利,7、修
11、正反弯点高度影响因素？,8、影响框架梁延性及耗能能力的因素,9、高层建筑包括哪些常用结构体系？,10、什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法?,11、高层建筑结构结构设计的基本原则,12、剪力墙抗震设计的原则？原因？设置范围？,2、简答题,13、底部剪力法的适用条件是什么？,14、D值法计算框架内力的步骤？,15、反弯点法计算框架内力的步骤？,16、框架柱梁节点抗震设计的原则,17、框剪结构协同工作计算思路?,18、连续化法计算剪力墙基本思路？,19、框架结构计算基本假定有哪些？,20、抗震概念设计内容有哪些？,3、计算题,1、风荷载计算,2、底部剪力法计算,3、反弯点法计算,4、强剪弱弯计算,
