第九章 剪力墙设计和构造.doc

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第九章 剪力墙设计和构造
Ø 剪力墙的破坏形态和设计要求
Ø 剪力墙截面构造
Ø 剪力墙设计
Ø 连梁设计
剪力墙钢筋配置

§ 9.1剪力墙的破坏形态和设计要求
一、悬臂剪力墙的破坏形态和设计要求
Ø 特点：静定结构，出现一个塑性铰即成为机构
Ø 控制截面：基底截面、变截面处
Ø 破坏形态：弯曲、剪切、滑移
Ø 延性设计：
1、强剪弱弯设计（防止塑性铰区剪切破坏）
2、塑性铰区配筋构造，控制斜裂缝的开展塑性铰区——底部——底部加强区（hw 和 H/8范围）
3、轴压比控制

二、联肢剪力墙的破坏形态和设计要求
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破坏形态：
Ø 连梁刚度和抗弯承载力< 墙肢刚度和抗弯承载力：塑性铰在连梁端部，耗能，延性破坏（强墙弱梁）
Ø 连梁刚度、抗弯承载力很大：连梁不屈服，墙肢底部塑性铰，避免剪切破坏可实现延性设计
Ø 连梁抗剪很弱：连梁剪切破坏，墙肢轴力减小弯矩加大，成为两个悬臂墙，做到强剪弱弯仍可以达到延性设计
Ø 墙肢剪切破坏：脆性
延性设计：强墙弱梁、强剪弱弯
Ø 控制塑性铰在恰当的位置
Ø 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）
Ø 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
总结：联肢剪力墙是多次超静定结构，尽量使连梁上出现塑性铰吸收能量
§ 9.2剪力墙截面构造
1、剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20，带有筒体和短肢剪力墙得剪力墙结构得混凝土强度等级不应低于C25
2、剪力墙的截面尺寸（保证墙体的稳定性）
Ø 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
Ø 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

3、剪力墙的受剪截面（剪压比控制，避免斜压破坏）
（1）无地震作用组合时

（2）有地震作用组合时
剪跨比l大于2.5时

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剪跨比l不大于2.5时

4、剪力墙轴压比限值
一、二级抗震等级剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下的墙肢的轴压比不宜超过表中限值
剪力墙轴压比限值表
轴压比
一级(9度)
一级(7、8度)
二级

0.4
0.5
0.6
§ 9.3剪力墙设计
一、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
（3）设计措施
（a）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
二、强剪调整
Ø 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

——剪力增大系数，一级为1.6，二级为1.4，三级为1.2
三、竖向钢筋（按压弯构件）
Ø 剪力墙与柱相似，为压弯构件，不同之处在于：剪力墙截面狭长，大偏心受压时， 范围的竖向分布钢筋参加工作

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与柱子不同：
§ 墙肢截面的分布钢筋参与受力。
§ 竖向分布钢筋比较细，容易压曲
§ 中和轴处分布钢筋不能屈服
计算假定：
§ 平截面假定——截面的应变沿截面高度保持直线分布
§ 不考虑混凝土的抗拉强度
§ 不考虑受压分布钢筋的作用
§ 受压区高度以外受拉分布钢筋达到屈服，参与工作
Ø 剪力墙与柱相似，为压弯构件，不同之处在于：剪力墙截面狭长，大偏心受压时， 范围的竖向分布钢筋参加工作
Ø 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
Ø 大偏压

根据平衡条件：

Ø 小偏压
截面全部或大部分受压，分布钢筋不屈服，计算同柱相同
根据平衡条件

Ø 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/γRE
Ø 大偏拉

（1）按构造要求确定竖向分布钢筋
为保证截面上有受压区，即x>0，应使

（2）按计算求 ，方法同大偏压，只是N改为负号
Ø 小偏拉 （全截面受拉）

高规要求不宜在双肢剪力墙中出现小偏拉
说明：考虑地震作用时，承载力计算公式右边都要乘以承载力抗震调整系数
四、水平分布钢筋（受剪）
无地震作用组合：
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有地震作用组合：

要求：
Ø 剪跨比 取1.5～2.2
Ø 轴向力

五、分布钢筋
Ø 分布钢筋的作用：
1、竖向分布钢筋：抗弯
2、水平分布钢筋：抗剪
3、控制斜裂缝的扩展，防止脆性破坏
4、保证墙在温度收缩或其他原因产生裂缝时仍具有承载能力
Ø 分布钢筋的构造要求
1、竖向、水平分布筋的配筋率，一、二、三级抗震设计不小于0.25％，四级抗震和非抗震设计不应小于0.20％
2、竖向、水平分布钢筋间距不应大于300mm，直径不小于8mm
六、剪力墙约束边缘构件（暗柱）的设计要求
Ø 目的：约束混凝土，暗柱或明柱形成较刚性的边框可以有效的阻止剪切裂缝的扩展和贯通，且提高一定的抗弯和抗剪能力，防止倒塌

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七、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
说明：
Ø 约束边缘构件范围Lc及配箍特征值 取值参看书
§ 9.4连梁设计
1、连梁的受力和变形特点
特点：
Ø 跨小而梁高
Ø 在往复的约束弯矩作用下易产生较大剪切变形，出现斜裂缝，导致剪切破坏，延性差。需要降低连梁承载力改善延性。
2、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l大于2.5时

剪跨比l不大于2.5时

§ 9.4连梁设计－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
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（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
降低连梁弯矩的方法：
（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％）

3、连梁的强剪弱弯调整（适用于一、二、三级抗震等级）

9度抗震设计时尚应符合

——连梁剪力增大系数，一级取1.3，二级1.2，三级1.1
4、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l大于2.5时

剪跨比l不大于2.5时

§ 9.5 框架——剪力墙结构设计

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Ø 框架部分按框架
Ø 剪切墙部分按剪力墙设计
Ø 满足一些特殊要求

框架部分抗震等级、适用高度和高宽比的调整
Ø 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；
Ø 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

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；
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
Ø 剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、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；
Ø 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；
Ø 纵、横剪力墙宜组成 L形、T形和［形等型式；
Ø 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；
Ø 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；
Ø 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。

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