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1、1,高层建筑结构设计,CHAPTER Nine,2,CHAPTER Nine,剪力墙构件设计和构造,剪力墙设计设计计算内容与要求墙肢截面承载力计算截面设计和配筋构造截面设计,3,墙肢,墙肢,连梁,4,墙厚200,5,某剪力墙的内力图（弯矩、剪力、轴力图）,6,某剪力墙的内力图（弯矩、剪力、轴力图）,7,连梁,墙肢,8,剪力墙设计设计计算内容与要求,1）设计对象 a）剪力墙 正截面：N、M，压弯构件 竖向钢筋 斜截面：V，受剪构件 水平钢筋 b）连梁：M、V，受弯、受剪 纵筋与箍筋2）设计要求：满足强度、刚度、稳定性和延性 延性设计原则：强墙弱梁，强剪弱弯，强锚固,墙肢,连梁,3）设计措施（a）
2、内力调整（b）截面尺寸（c）纵筋或竖向钢筋（d）箍筋或水平钢筋,9,剪力墙配筋示意图,10,混凝土柱子设计,Nu,1fcbx,ei,e,e,1 fc,x,b,h0,a,a,h,As,As,sAs,11,N,1fcbx,e0,e,e,1 fc,x,bw,a,a,hw,As,As,fyAs,1.5x,fywAsw,对称配筋,12,墙肢受力、破坏形态,1）弯曲破坏 2）剪切破坏 3）滑移破坏,剪切滑移或施工滑移,13,9.1 墙肢截面承载力计算,按照混凝土偏压构件计算按偏心受力构件1.大偏心受力（受压、拉）2、小偏心构件（受压、拉）,与柱子不同,墙肢截面的分布钢筋参与受力。并且1）竖向分布箍筋比较细
3、，容易压曲2）中和轴处分布钢筋不能屈服,9.1.1 正截面承载力的计算,14,1 剪力墙大偏心受压承载力计算,假定：（1）平截面假定 截面的应变沿截面高度保持直线分布（2）不考虑混凝土的抗拉强度（3）不考虑受压分布钢筋的作用（4）1.5x（x受压区高度）以外受压分布钢筋达到屈服，参与工作,特点（1）一侧受拉、一侧受压（2）端部受压、受拉屈服，大部分受拉分布钢筋屈服（3）受压区混凝土达到受压极限应变,墙肢截面承载力计算,15,大偏压,设计方法：a、先按构造要求确定全截面的竖向分布钢筋 b、按计算求端部配筋,根据平衡条件：,剪力墙大偏心受压承载力计算公式,考虑地震作用时，承载力计算右边乘以1/RE
4、,墙肢截面承载力计算,16,2当,墙肢截面承载力计算,剪力墙大偏心受压承载力计算公式,17,2 剪力墙小偏心受压承载计算,特点（1）一侧受拉、一侧受压或全截面受压（2）远离荷载作用点一侧的钢筋不屈服及分布钢筋不屈服（3）受压区混凝土达到受压极限应变（4）端部受压钢筋屈服,（1）平截面假定截面的应变沿截面高度保持直线分布（2）不考虑混凝土的抗拉强度（3）不考虑分布钢筋的作用,墙肢截面承载力计算,假定：,18,根据平衡条件,按构造查 的最小值，验算最小配筋率,考虑地震作用时，承载力计算右边乘以1/RE,小偏心受压,墙肢截面承载力计算,剪力墙小偏心受压承载计算,19,墙肢截面承载力计算,小偏心受压,
5、剪力墙小偏心受压承载计算,20,3 偏心受拉剪力墙的正截面承载力近似计算,（2）地震作用组合时,式中，N0u、Mwu下列公式计算：,式中Asw剪力墙腹板竖向分布钢筋的全部截面面积。,（1）无地震作用组合,墙肢截面承载力计算,21,4 墙肢平面外承载力验算（小偏心受压）,当为矩形截面小偏心受压墙肢时，尚需验算墙肢平面外承载力。这时不考虑墙体竖向分布钢筋的作用，而只考虑端部钢筋的作用，其承载力计算公式为：,墙肢截面承载力计算,22,截面尺寸符合下列条件：防止钢筋屈服，混凝土剪压破碎（1）无地震作用组合时（2）有地震作用组合时 剪跨比大于2.5时,剪力墙的斜截面受剪承载力计算,墙肢截面承载力计算,剪
6、跨比不大于2.5时,23,无地震作用组合：,有地震作用组合：,轴向力,工形或T形截面腹板面积,(3)剪力墙的斜截面受剪承载力计算水平分布钢筋,墙肢截面承载力计算,剪跨比 取1.52.2,24,9.2 悬臂剪力墙设计、构造延性剪力墙,1）弯曲破坏 2）剪切破坏 3）滑移破坏,剪切滑移或施工滑移,25,9.2.1 剪力墙截面配筋构造,1)配筋形式,悬臂剪力墙构造,26,2)分布钢筋的构造要求,分布钢筋的作用：（1）斜裂缝出现后限制斜裂缝的开展，使得剪切破坏有一定的预兆（2）混凝土收缩或其他原因产生裂缝时，剪力墙能够抵抗外荷载 分布钢筋的构造要求竖向、水平分布筋的配筋率，一、二、三级抗震设计不小于0
7、.25，四级抗震和非抗震设计不应小于0.20竖向、水平分布钢筋间距不应大于300mm，直径不小于8mm,悬臂剪力墙构造,27,9.2.2 抗震延性悬臂剪力墙的设计和构造,（1）控制塑性铰在恰当的位置（2）在塑性铰区防止过早出现剪切破坏（即按强剪弱弯设计），防止过早出现锚固破坏（强锚固）（3）在塑性铰区改善抗弯及抗剪钢筋构造，控制斜裂缝开展，充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用,底部加强区（H/8),悬臂剪力墙构造,1）延性悬臂剪力墙要求,28,2）剪力墙的轴压比,剪力墙的轴压比限值抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表的限值。表 剪力墙轴
8、压比限值,注：N重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值。,悬臂剪力墙构造,29,9.2.3 边缘约束构件（暗柱、端柱和翼墙）,1）抗震墙的两端及洞口两侧应布置边缘构件,悬臂剪力墙构造,30,抗震墙的两端及洞口两侧应布置边缘构件,悬臂剪力墙构造,31,抗震墙的两端及洞口两侧应布置边缘构件,悬臂剪力墙构造,32,2）约束边缘构件体积配箍率,约束边缘构件配箍特征值 混凝土轴心抗压强度设计值 箍筋或拉筋的抗拉强度 设计值，超过360MPa按360MPa计算,悬臂剪力墙构造,33,底部加强区墙肢剪力设计值，一、二、三级抗震等级调整，四级抗震及无地震左右组合可不调整,9度抗震设计尚应符合,剪力增大
9、系数，一级为1.6，二级为1.4，三级为1.2,悬臂剪力墙构造,9.2.4 强剪切调整,34,9.2.5 水平施工缝截面抗滑移验算,按一级抗震等级设计的剪力墙，其水平施工缝处的抗滑移能力宜符合下列要求：,Vwj水平施工缝处考虑地震作用组合的剪刀设计值；As水平施工缝处剪力墙腹板内竖向分布钢筋、竖向插筋和边线构件（不包括两侧翼墙）纵向钢筋的总截面面积；fy竖向钢筋抗拉强度设计值；N水平施工缝处考虑地震作用组合的最不利轴向力设计值，压力取正值，拉力取负值。,悬臂剪力墙构造,35,9.2.6 延性悬臂剪力墙截面设计和构造要点,（一）、构造要点1、剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20，带有筒体和短肢
10、剪力墙得剪力墙结构得混凝土强度等级不应低于C252、剪力墙的截面尺寸一、二级抗震等级 底部加强部位墙厚：应大于层高或剪力墙无支长度的1/16且大于200mm 其他部位：1/20且大于160mm三、四级抗震等级 底部加强部位墙厚：1/20且大于160mm 其他部位：应1/25且大于160mm,悬臂剪力墙构造,36,（二）一级抗震等级设计的剪力墙各截面弯矩设计值的确定，一级抗震等级的剪力墙，应按照设计意图控制塑性铰出现部位，在其他部位则应保证不出现塑性铰，因此对一级抗震等级的剪力墙的设计弯矩包线作了近似的规定：l）底部加强部位及其上一层应按墙底截面组合弯矩计算值采用；2）其他部位可按墙肢组合弯矩计
11、算值的1.2倍采用。,悬臂剪力墙构造,图中虚线为计算的组合弯矩图，实线为应采用的弯矩设计值。图 一级抗震等级设计的剪力墙各截面弯矩设计值,37,1.承载力计算（1）正截面抗弯承载力计算纵向受力钢筋偏心受压、拉构件（2）斜截面抗剪承载力计算强剪弱弯（3）剪力墙截面尺寸及剪压比限制2.轴压比及边缘构件设计3.构造要求,延性悬臂剪力墙截面设计和构造要求,悬臂剪力墙构造小结,38,9.3 开洞剪力墙设计和构造,开洞剪力墙破坏形态,连梁先塑性铰后墙肢塑性铰,墙肢塑性铰,连梁剪切破坏,墙肢剪切破坏,1)开洞剪力墙的破坏形态和设计要求,39,2)连梁截面设计和变形特点受弯构件,抗弯设计：对称配筋：As=As
12、,无地震作用组合,有地震作用组合,悬臂剪力墙设计和构造,40,3)连梁设计连梁的抗剪承载力验算,（1）无地震作用组合时（2）有地震作用组合时 剪跨比大于2.5时,剪跨比不大于2.5时,41,4)连梁设计连梁的受剪截面要求,（1）无地震作用组合时（2）有地震作用组合时 剪跨比大于2.5时 剪跨比不大于2.5时,不满足截面规定：采取（1）减小连梁的高度（2）连梁弯矩和剪力进行调幅（3）连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响，可考虑在大地震时，连梁不参与工作，按独立墙肢计算，墙肢按两次计算的较大内力进行配筋,42,连梁剪力的调整,无地震作用组合以及有地震作用组合的四级抗震等级时，应取考虑水平风荷载或水平
13、地震作用组合的剪力设计值；有地震作用组合的一、二、三级抗震等级时，连梁的剪力应按下式调整(p115),43,9.4 延性联肢墙设计,1、“强墙弱梁”的整体设计和“强剪弱弯”的构件设计2、“强墙弱梁”（1）保证墙肢不过早的出现脆性的剪切破坏延性墙肢（2）连梁先屈服早于墙肢屈服、避免墙肢过过早的出现脆性的剪切破坏延性连梁3、为了使连梁首先屈服降低连梁的弯矩,开洞剪力墙破坏形态,连梁先塑性铰后墙肢塑性铰,44,降低连梁的弯矩,降低连梁的方法：（1）进行弹性分析时，降低连梁的刚度（2）用弹性分析所得的内力进行内力调幅，按调幅后的弯矩设计（20）,45,46,9.5 框架剪力墙结构设计,框架部分按框架剪
14、切墙部分按剪力墙设计满足一些特殊要求,47,框架部分抗震等级、适用高度和高宽比的调整:若由框架承担的部分大于总倾覆力矩（基本振型作用下）的50以上时，按纯框架结构要求确定其抗震等级；当框架部分承担的百分比接近于0时 取接近剪力墙结构的适用高度和高宽比,框架剪力墙结构设计,48,2 框架总剪力的调整框架部分承担的地震剪力满足：不满足上式要求的楼层，其层框架总剪力应按 0.2 V0和 1.5 Vf,max(最大剪力)二者的较小值采用；,框架剪力墙结构设计,49,框架一剪力墙结构的结构布置规定,1.双向抗侧力体系 2刚性连接及构件对中布置 3剪力墙的布置,框架剪力墙结构设计,1）剪力墙宜均匀布置在建
15、筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构两个主轴方向的侧向刚度接近；2）平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；,50,3剪力墙的布置 3）纵、横剪力墙宜组成 L形、T形和形等型式；4）单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总水平剪力的40，以免受力过分集中；5）剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜下对齐；6）楼、电梯间等竖井的设置，宜尽量与其附近的框架或剪力墙的布置相结合，使之形成连续、完整的抗侧力结构。,框架剪力墙结构设计,51,框架剪力墙结构设计,框架一剪力墙结构的结构布置规定,52,框架剪力墙结构设计,53,高层建筑结构设计,主 讲 人：谢 孝 副教授后勤工程学院建筑工程系结构教研室 电话:68598194移动,
