十六钢筋混凝土抗震墙结构.pptx

按照墙的几何形状及按照墙的几何形状及有无门洞，抗震墙又列分有无门洞，抗震墙又列分成不向的类型，如图成不向的类型，如图16.1.116.1.1所示：它们的破坏所示：它们的破坏形态和配筋构造要求既有形态和配筋构造要求既有共性，又有特殊性。例如，共性，又有特殊性。例如，不开洞的墙为悬臂抗震墙；不开洞的墙为悬臂抗震墙；开有洞口的墙称为开洞抗开有洞口的墙称为开洞抗震墙；根据抗震墙的高宽震墙；根据抗震墙的高宽比，有可分为高等抗震墙、比，有可分为高等抗震墙、中高等抗震墙、低矮抗震中高等抗震墙、低矮抗震搞。在框架搞。在框架抗震墙结构抗震墙结构中中，抗震，抗震墙往往和梁、柱墙往往和梁、柱结合在一起称为带边框的结合在一起称为带边框的抗震墙等等抗震墙等等。悬臂抗震墙没有洞口，可以看成是一个悬臂构件，悬臂抗震墙没有洞口，可以看成是一个悬臂构件，承受压力、弯距、剪力的共同作用。它应当符合钢筋混承受压力、弯距、剪力的共同作用。它应当符合钢筋混凝土压弯剪构件的基本规律。但是与柱相比，它往往高凝土压弯剪构件的基本规律。但是与柱相比，它往往高度大度大(一般抗震墙高度为建筑物总高）一般抗震墙高度为建筑物总高）开口抗震墙与悬臂抗震墙不同洞口将抗震墙分成开口抗震墙与悬臂抗震墙不同洞口将抗震墙分成墙肢及连系梁两类构件。联系梁墙肢及连系梁两类构件。联系梁般跨高比都较小，抗般跨高比都较小，抗剪承裁力较一般受弯构件突出。墙肢则和悬臂抗震墙相剪承裁力较一般受弯构件突出。墙肢则和悬臂抗震墙相似，承受轴力、弯距与剪力的共同作用。在水平荷载作似，承受轴力、弯距与剪力的共同作用。在水平荷载作用下的受拉墙肢轴向压力可能较小，甚至可能是铀向拉用下的受拉墙肢轴向压力可能较小，甚至可能是铀向拉力，此时抗弯、抗剪的承载力会降低。力，此时抗弯、抗剪的承载力会降低。抗震墙结构是由纵横两方向的钢筋混凝土墙抗震墙结构是由纵横两方向的钢筋混凝土墙(剪力墙剪力墙)组成的结构。这种墙体除抵抗水平合作和竖向荷载作用外，组成的结构。这种墙体除抵抗水平合作和竖向荷载作用外，还对房屋起维护和分隔作用。这种结构适用于高层住宅、还对房屋起维护和分隔作用。这种结构适用于高层住宅、旅馆等建筑。因为抗震墙结构的墙体较多，侧向刚度大，旅馆等建筑。因为抗震墙结构的墙体较多，侧向刚度大，所以它可以建得很高。目前，我国抗震墙结构多用于高层所以它可以建得很高。目前，我国抗震墙结构多用于高层住宅和旅馆建筑的高的可达百米。住宅和旅馆建筑的高的可达百米。16.1.1 16.1.1 钢筋混凝土抗震构件的抗震性能钢筋混凝土抗震构件的抗震性能 钢筋混凝土抗震墙根据不同的高宽比一般可分为三种钢筋混凝土抗震墙根据不同的高宽比一般可分为三种类型：一是高宽比大于类型：一是高宽比大于2.02.0的高等抗震墙，二是高宽比的高等抗震墙，二是高宽比不大不大于于2.0且大于且大于1.0的中等高抗震墙，三是高宽比小于的中等高抗震墙，三是高宽比小于1.0的低的低矮墙。对于高等抗震墙，其破坏状态一般为弯曲破坏，具矮墙。对于高等抗震墙，其破坏状态一般为弯曲破坏，具有较好的变形能力；中等高抗震墙的破坏状态为弯剪破坏有较好的变形能力；中等高抗震墙的破坏状态为弯剪破坏具有一定的变形能力；低矮墙的破坏状态一般为剪切破具有一定的变形能力；低矮墙的破坏状态一般为剪切破坏，其变形能力比较差。坏，其变形能力比较差。（1）悬臂抗震墙）悬臂抗震墙悬臂抗震墙可能出现如图悬臂抗震墙可能出现如图16.1.2的几种破坏形式。的几种破坏形式。（2）开洞抗震墙）开洞抗震墙 墙肢为高宽比大于墙肢为高宽比大于2.02.0的高等抗震墙时为弯曲破坏，若为的高等抗震墙时为弯曲破坏，若为高宽比小于高宽比小于1.01.0的低矮墙时为脆性破坏。的低矮墙时为脆性破坏。连系梁出现脆性破坏，会使墙肢丧失约束而形成单独墙肢，连系梁出现脆性破坏，会使墙肢丧失约束而形成单独墙肢，与连系粱不破坏的墙相比，墙肢中轴力减小、弯距加大，墙的与连系粱不破坏的墙相比，墙肢中轴力减小、弯距加大，墙的侧向刚度大大降低，侧向位移加大，承载能力也将降低。在继侧向刚度大大降低，侧向位移加大，承载能力也将降低。在继续承载情况下，墙肢截面屈服形成破坏机构。图续承载情况下，墙肢截面屈服形成破坏机构。图16.1.316.1.3表示开表示开洞抗震墙模型的试验所得的顶点位移滞回曲线。洞抗震墙模型的试验所得的顶点位移滞回曲线。该模型发生连该模型发生连系梁剪切破坏。图中曲线表明，连系梁剪切破坏以后，刚度退系梁剪切破坏。图中曲线表明，连系梁剪切破坏以后，刚度退化严重，滞回环变得扁而平，变形加大，承载能力降低。但是化严重，滞回环变得扁而平，变形加大，承载能力降低。但是降低到一定程度以后，在墙肢破坏以前，仍具有一定的承载能降低到一定程度以后，在墙肢破坏以前，仍具有一定的承载能力。力。对于开洞抗震墙避免墙肢的剪切破坏和尽量避免连梁的剪对于开洞抗震墙避免墙肢的剪切破坏和尽量避免连梁的剪切破坏，能有效地提高开洞抗震墙的承载能力和变形能力。切破坏，能有效地提高开洞抗震墙的承载能力和变形能力。开洞抗震墙的开洞抗震墙的弯曲破坏弯曲破坏，存在下列两种情况：，存在下列两种情况：1 1）连系梁不屈服，墙肢弯曲破坏后丧失承裁能力。连系梁不屈服，墙肢弯曲破坏后丧失承裁能力。这种情况往往出现在联系梁刚度及承载能力都较大的开洞抗震这种情况往往出现在联系梁刚度及承载能力都较大的开洞抗震墙中。墙的整体性能很好，其刚度和破坏情况都接近于悬臂墙。墙中。墙的整体性能很好，其刚度和破坏情况都接近于悬臂墙。2)2)连系梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载能力。连系梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载能力。当当连系梁钢筋屈服并具有延性时，它既可以吸收大量地震能量，连系梁钢筋屈服并具有延性时，它既可以吸收大量地震能量，又能继续传递弯矩与剪力，对墙肢有一定的约束作用。使抗震又能继续传递弯矩与剪力，对墙肢有一定的约束作用。使抗震墙保持足够的刚度和承载力，延性较好。墙保持足够的刚度和承载力，延性较好。这种破坏形式是最理这种破坏形式是最理想的。想的。图图16.1.4是另一片连系梁先屈服然后墙肢屈服的抗震墙是另一片连系梁先屈服然后墙肢屈服的抗震墙模型在反复荷载作用下的顶点位移滞回曲线。与图模型在反复荷载作用下的顶点位移滞回曲线。与图16.1.3抗震抗震墙滞回性能相比较，可以看出具有延性连系梁的开洞抗震墙滞墙滞回性能相比较，可以看出具有延性连系梁的开洞抗震墙滞回环稳定，抗震性能较好。回环稳定，抗震性能较好。在开洞抗震墙中，当连系梁端部钢筋屈服，可以在开洞抗震墙中，当连系梁端部钢筋屈服，可以形成数量众多的形成数量众多的塑性铰塑性铰时，具有较好的变形能力和耗时，具有较好的变形能力和耗能能力。这是最理想的。其次，如果连系梁出现剪切能能力。这是最理想的。其次，如果连系梁出现剪切破坏，按照抗震结构设计的破坏，按照抗震结构设计的“多道设防多道设防”的原则，只的原则，只要保证墙肢安全，整个结构就不致严重破坏或倒塌。要保证墙肢安全，整个结构就不致严重破坏或倒塌。因此，经过合理设计的开洞抗震墙，与悬臂抗震墙相因此，经过合理设计的开洞抗震墙，与悬臂抗震墙相比，可以作到裂缝分散，由连系梁端塑性铰吸收地震比，可以作到裂缝分散，由连系梁端塑性铰吸收地震能量，从而保证墙肢的安全，是一种抗震性能很好的能量，从而保证墙肢的安全，是一种抗震性能很好的结构。结构。按照按照“强墙弱梁强墙弱梁”原则加强墙肢的承载力，绝对原则加强墙肢的承载力，绝对避免墙肢的剪切破坏，同时尽可能避免连系梁过早的避免墙肢的剪切破坏，同时尽可能避免连系梁过早的剪切破坏，对于提高开洞抗震墙的承戴能力和变形能剪切破坏，对于提高开洞抗震墙的承戴能力和变形能力是至关重要的。力是至关重要的。塑性铰：塑性铰：从钢筋屈服到混凝土被压碎，截面不断绕中和从钢筋屈服到混凝土被压碎，截面不断绕中和轴转动，类似于一个铰，由于此铰是在截面发生明显的塑轴转动，类似于一个铰，由于此铰是在截面发生明显的塑性形变后形成的，故称其为塑性铰。性形变后形成的，故称其为塑性铰。结构铰：结构铰：用来连接两个固体，并允许两者之间做转动的用来连接两个固体，并允许两者之间做转动的连接，传递剪力和轴力，不传递弯矩。连接，传递剪力和轴力，不传递弯矩。塑性铰的存在条件是塑性铰的存在条件是因截面上的弯矩达到塑性极限弯矩，因截面上的弯矩达到塑性极限弯矩，并由此产生转动；当该截面上的弯矩小于塑性极限弯矩时，并由此产生转动；当该截面上的弯矩小于塑性极限弯矩时，则不允许转动。因此，塑性铰可以传递一定的弯矩，而在则不允许转动。因此，塑性铰可以传递一定的弯矩，而在结构铰中弯矩为零，不能传递弯矩。结构铰为双向铰，即结构铰中弯矩为零，不能传递弯矩。结构铰为双向铰，即可以在两个方向上产生相对转动，而塑性铰的转动方向必可以在两个方向上产生相对转动，而塑性铰的转动方向必须与塑性弯矩的方向一致，不允许与塑性铰极限弯矩相反须与塑性弯矩的方向一致，不允许与塑性铰极限弯矩相反的方向转动，否则出现卸载使塑性铰消失。所以的方向转动，否则出现卸载使塑性铰消失。所以塑性铰为塑性铰为单向铰。单向铰。塑性铰是与理想铰相比较而言，理想铰不能承受弯矩，塑性铰是与理想铰相比较而言，理想铰不能承受弯矩，而塑性铰能够承受弯矩，其值即为塑性铰截面的极限弯矩。而塑性铰能够承受弯矩，其值即为塑性铰截面的极限弯矩。对于超静定结构，由于存在多余联系，某一截面的纵向钢筋对于超静定结构，由于存在多余联系，某一截面的纵向钢筋屈服，即某一截面出现塑性铰并不能使结构立即成为破坏结屈服，即某一截面出现塑性铰并不能使结构立即成为破坏结构，还能承受继续增加的荷载。当继续加荷时，先出现塑性构，还能承受继续增加的荷载。当继续加荷时，先出现塑性铰的截面所承受的弯矩维持不变，产生转动，没有出现塑性铰的截面所承受的弯矩维持不变，产生转动，没有出现塑性铰的截面所承受的弯矩继续增加，直到结构形成几何可变机铰的截面所承受的弯矩继续增加，直到结构形成几何可变机构。这就是塑性变形引起的结构内力重分布，塑性铰转动的构。这就是塑性变形引起的结构内力重分布，塑性铰转动的过程就是内力重分布的过程。过程就是内力重分布的过程。多道抗震防线多道抗震防线指的是：指的是：一个抗震结构体系，应由若干一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作即来协同工作即：控制同一结构各构件或部件在地震中损坏或形成塑性铰的顺控制同一结构各构件或部件在地震中损坏或形成塑性铰的顺序而成的多道防御系统，使整个结构坏而不倒序而成的多道防御系统，使整个结构坏而不倒。16.1.2 16.1.2 抗震墙结构的模型试验抗震墙结构的模型试验 抗震墙结构在高侧建筑中广泛使用。通过大量的水平反抗震墙结构在高侧建筑中广泛使用。通过大量的水平反复荷载下的试验研究了墙肢高宽比、洞口排列、连梁刚度、复荷载下的试验研究了墙肢高宽比、洞口排列、连梁刚度、墙体边缘构件尺寸和配筋，竖向分布筋和横向分布筋的作用墙体边缘构件尺寸和配筋，竖向分布筋和横向分布筋的作用等。为提高抗震墙结构的变形能力提供了依据。等。为提高抗震墙结构的变形能力提供了依据。8 8层抗震墙结构模型的震动台试验表明，由于纵横墙共同层抗震墙结构模型的震动台试验表明，由于纵横墙共同工作、空间受力特性明显，合理地考虑翼墙的作用，才能使工作、空间受力特性明显，合理地考虑翼墙的作用，才能使结构内力分析比较合乎实际情况。结构内力分析比较合乎实际情况。带有框支层的底层大字间带有框支层的底层大字间1212层抗震墙结构的计算机和推层抗震墙结构的计算机和推力机联机模型试验表明，如果充分注意框支托梁和框支柱的力机联机模型试验表明，如果充分注意框支托梁和框支柱的设计，并使框支层有足够的设计剪力，则框支抗震墙结构仍设计，并使框支层有足够的设计剪力，则框支抗震墙结构仍有一定的变形能力。图有一定的变形能力。图16.1.5a16.1.5a是框支层的水平承载力、图是框支层的水平承载力、图16.1.5b16.1.5b是总水平力是总水平力-顶点位移移的滞回曲线。顶点位移移的滞回曲线。16-2 高层钢筋混凝土抗震墙结构和钢筋混凝土框架高层钢筋混凝土抗震墙结构和钢筋混凝土框架-抗震墙结构房屋的震害抗震墙结构房屋的震害一、一、框架梁、柱的震害框架梁、柱的震害主要反映在节点处，主要反映在节点处，柱的震害重于梁柱的震害重于梁，柱顶震害重柱顶震害重于柱底，角柱震害重于内柱于柱底，角柱震害重于内柱。第 4 章 钢筋砼框架与框架-抗震墙房屋二、填充墙的震害二、填充墙的震害三、地基和其他原因造成的震害三、地基和其他原因造成的震害 历次地震震害表明高层钢筋混凝土抗震墙结构和高层钢历次地震震害表明高层钢筋混凝土抗震墙结构和高层钢筋混凝土框架筋混凝土框架-抗震墙结构房屋具有较好的的抗震性能，其抗震墙结构房屋具有较好的的抗震性能，其震害一般比较轻，其主要震害特点如下：震害一般比较轻，其主要震害特点如下：16.2.1 设有抗震墙的钢筋混凝土结构有良好的抗震性能设有抗震墙的钢筋混凝土结构有良好的抗震性能 通过震害分析，抗震墙之所以是主要的抗震结构构件，通过震害分析，抗震墙之所以是主要的抗震结构构件，是因为：是因为：抗震墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是抗震墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层建筑结构的位移限值；地震作用下抗震墙的变形小，破高层建筑结构的位移限值；地震作用下抗震墙的变形小，破坏程度低；可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢坏程度低；可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部塑性铰范围的塑性变形，耗散地震能量；与其它结（如底部塑性铰范围的塑性变形，耗散地震能量；与其它结（如框架）同时使用时，抗震墙吸收大部份地震作用，降低其它框架）同时使用时，抗震墙吸收大部份地震作用，降低其它结构构件的抗震要求。设防烈度较高地区（结构构件的抗震要求。设防烈度较高地区（8 8度及以上）的度及以上）的高层建筑采用抗震墙，其优点更为突出。高层建筑采用抗震墙，其优点更为突出。16.2.2 连梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害连梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害脆性破坏脆性破坏 一、一、脆性破坏发生于墙肢脆性破坏发生于墙肢 墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，会使剪力墙墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，会使剪力墙很快丧失承载能力，造成结构的突然倒塌。这是设计所应很快丧失承载能力，造成结构的突然倒塌。这是设计所应该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震墙截面的剪压比限该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震墙截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时抗震墙底部加强部位剪力设计值和抗震等级为一、二级时抗震墙底部加强部位剪力设计值的放大系数，就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生值的放大系数，就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生剪切破坏剪切破坏。二、二、连梁发生剪切破坏连梁发生剪切破坏 连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙肢连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙肢的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，联的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，联肢墙的各墙肢将成为单片的独立墙，这会使结构的侧向刚肢墙的各墙肢将成为单片的独立墙，这会使结构的侧向刚度大大降低，墙肢弯矩加大。抗震规范里规定了连梁截面度大大降低，墙肢弯矩加大。抗震规范里规定了连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计值的调整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切值的调整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切破坏。但是，和第一种墙肢发生剪切破坏相比，连梁发生破坏。但是，和第一种墙肢发生剪切破坏相比，连梁发生剪切破坏时结构尚未丧失承载能力，在墙肢破坏前，只要剪切破坏时结构尚未丧失承载能力，在墙肢破坏前，只要所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载，还不会造成结构的所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载，还不会造成结构的倒塌。倒塌。延性破坏延性破坏 一、一、是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏 这种墙在破坏时这种墙在破坏时 的极限变形较小。因此，对有的极限变形较小。因此，对有抗震设防要求的建筑来说，它虽然是一种延性破坏，抗震设防要求的建筑来说，它虽然是一种延性破坏，但吸收地震能量的能力但吸收地震能量的能力 是较低的。设计中应避免这是较低的。设计中应避免这种情况的发生。种情况的发生。二、二、是连梁先屈服，最后是墙肢的屈服是连梁先屈服，最后是墙肢的屈服 当连梁当连梁 有足够的延性时，它能通过塑性铰的变有足够的延性时，它能通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量。同时，通过塑性铰仍能继续形吸收大量的地震能量。同时，通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪传递弯矩和剪 力，对墙肢起到一定的约束作用，使力，对墙肢起到一定的约束作用，使联肢墙保持足够的刚度和强度。这是设计时应首先考联肢墙保持足够的刚度和强度。这是设计时应首先考虑做到的。为了虑做到的。为了 保证联肢墙的延性要求，对连梁的保证联肢墙的延性要求，对连梁的延性要求是非常高的。因此，在设计高层建筑剪力墙延性要求是非常高的。因此，在设计高层建筑剪力墙时，必须十分注意时，必须十分注意 保证连梁的延性要求。保证连梁的延性要求。抗震墙典型的破坏有以下的类型抗震墙典型的破坏有以下的类型：1.墙底部破坏：表现为受压区混凝土的大片压碎剥落，墙底部破坏：表现为受压区混凝土的大片压碎剥落，钢筋压屈。钢筋压屈。2.墙体破坏：墙体中部产生斜裂缝，发生剪切破坏。墙体破坏：墙体中部产生斜裂缝，发生剪切破坏。3.连梁的剪切破坏：在强震作用下，抗震墙的震害主要连梁的剪切破坏：在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成剪切型裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋作用下形成剪切型裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。高度处的连梁破坏更为明显。对于钢筋混凝土房屋抗震设计的平、立面布置要规则等对于钢筋混凝土房屋抗震设计的平、立面布置要规则等基本要求，在钢筋混凝框架结构的抗震设计中给予了说明，基本要求，在钢筋混凝框架结构的抗震设计中给予了说明，这些要求也同样适用于钢筋混凝土抗震墙结构和框架这些要求也同样适用于钢筋混凝土抗震墙结构和框架-抗震墙抗震墙结构。下面重点讨论钢筋混凝土抗震墙结构的结构布置结构。下面重点讨论钢筋混凝土抗震墙结构的结构布置。16.3.1 16.3.1 抗震墙的平面布置抗震墙的平面布置 抗震墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土抗抗震墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土抗震墙承受，所以抗震墙应沿结构平面主要轴线方向布置。一震墙承受，所以抗震墙应沿结构平面主要轴线方向布置。一般情况下，采用矩形、般情况下，采用矩形、L L形、形、T T形平面时抗震墙沿两个正交形平面时抗震墙沿两个正交的主轴方向布置；三角形及的主轴方向布置；三角形及Y Y形平面可沿三个方向布置；正多形平面可沿三个方向布置；正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置。边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置。单片抗震墙的长度不宜过大。一方面由于抗震墙的长度单片抗震墙的长度不宜过大。一方面由于抗震墙的长度很大，使得结构周期变短，地震作用增大；另一方面抗震墙很大，使得结构周期变短，地震作用增大；另一方面抗震墙应当是高细的，呈受弯工作状态，由受弯承载力决定破坏状应当是高细的，呈受弯工作状态，由受弯承载力决定破坏状态，使抗震墙具有足够延性，而抗震墙太长，形成低矮抗展态，使抗震墙具有足够延性，而抗震墙太长，形成低矮抗展墙，就会由受剪承载力控制破坏状态，抗震墙呈脆性，对抗墙，就会由受剪承载力控制破坏状态，抗震墙呈脆性，对抗震不利。震不利。所以，同一轴上的连续抗震墙过长时，应该用楼板所以，同一轴上的连续抗震墙过长时，应该用楼板(不设连梁不设连梁)或细弱的连梁分成若干个墙段，每或细弱的连梁分成若干个墙段，每个墙段个墙段相当于一片独立抗震墙，墙段的高宽比不应小于相当于一片独立抗震墙，墙段的高宽比不应小于2 2。每。每一墙段可以是单尺墙、小开口墙或联肢墙，具有苦干个一墙段可以是单尺墙、小开口墙或联肢墙，具有苦干个墙肢。每一墙肢的宽度不宜大干墙肢。每一墙肢的宽度不宜大干8m8m，以保证墙肢也是受，以保证墙肢也是受弯承载力控制，而且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏弯承载力控制，而且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能充分发挥起作用。时能充分发挥起作用。在抗震墙结构中，如果抗震墙的数量设置的太多，在抗震墙结构中，如果抗震墙的数量设置的太多，则会增加结构刚度，使得地震作用增大。因此，抗震墙则会增加结构刚度，使得地震作用增大。因此，抗震墙的数量在方案阶段就要合理地确定。判断抗震墙结构合的数量在方案阶段就要合理地确定。判断抗震墙结构合理刚度可以由基本周期来考虑，宜使抗震墙结构的基本理刚度可以由基本周期来考虑，宜使抗震墙结构的基本周期控制在周期控制在 （为结构基本周期，为结构基本周期，为总层数）。为总层数）。平面布置平面布置 16.3.2 16.3.2 抗震墙的竖向布置抗震墙的竖向布置 钢筋混凝土抗震墙结构的抗震墙沿竖向应连续，不应钢筋混凝土抗震墙结构的抗震墙沿竖向应连续，不应中断。当顶层取消部分抗震墙而设置大房间时，其余抗震中断。当顶层取消部分抗震墙而设置大房间时，其余抗震墙在构造上应予以加强；当底层取消部分抗震墙时，应设墙在构造上应予以加强；当底层取消部分抗震墙时，应设置转换层并按专门规定进行结构设计。置转换层并按专门规定进行结构设计。为避免刚度突变，抗震墙的厚度应按阶段变化，每次为避免刚度突变，抗震墙的厚度应按阶段变化，每次厚度减少宜为厚度减少宜为50-100mm50-100mm，使抗震墙刚度均匀连续改变。厚，使抗震墙刚度均匀连续改变。厚度改变和混凝土强度等级以及墙的配筋率的改变宜错开楼度改变和混凝土强度等级以及墙的配筋率的改变宜错开楼层。抗震墙的洞口宜上下对齐，成列布置，使抗震墙形成层。抗震墙的洞口宜上下对齐，成列布置，使抗震墙形成明确的墙肢相连梁。成列开洞的规则抗涝墙传力途径合理，明确的墙肢相连梁。成列开洞的规则抗涝墙传力途径合理，受力明确，地震中不容易因为复杂应力而产生震害（图受力明确，地震中不容易因为复杂应力而产生震害（图16.3.1a16.3.1a）；错洞墙洞口上、下不对齐，受力复杂，洞口边）；错洞墙洞口上、下不对齐，受力复杂，洞口边容易产生显著的应力集中，因而配筋量增大，而且地震中容易产生显著的应力集中，因而配筋量增大，而且地震中因应力集中产生震害（图因应力集中产生震害（图16.3.2b16.3.2b）。）。抗震墙相邻洞口之间以及洞口与墙边缘之间要避免小墙肢抗震墙相邻洞口之间以及洞口与墙边缘之间要避免小墙肢(图图16.3.2)16.3.2)。试验表明。试验表明:墙肢宽度与厚度之比小于墙肢宽度与厚度之比小于3 3的小墙的小墙肢在反复荷载作用下，比大墙肢早开裂肢在反复荷载作用下，比大墙肢早开裂,即使加强配筋，也难即使加强配筋，也难以防止小墙肢的较早破坏。在设计抗震墙时，增肢宽度石宜以防止小墙肢的较早破坏。在设计抗震墙时，增肢宽度石宜小于小于3bw(bw3bw(bw为墙厚为墙厚)，且不应小于，且不应小于500mm500mm。采用刀把形抗震墙采用刀把形抗震墙(图图16.3.3)16.3.3)会使抗震墙受力复杂，应会使抗震墙受力复杂，应力局部集中，而且竖向地震作用会产生较大的影响，宜十分力局部集中，而且竖向地震作用会产生较大的影响，宜十分慎重。慎重。16.3.3 抗震墙的厚度抗震墙的厚度 建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB 50011-2001GB 50011-2001）6.4.1一、二级抗震等级时不应小于一、二级抗震等级时不应小于160mm160mm，且不应小于层高，且不应小于层高的的1/201/20；三、四级抗震等级时不应小于；三、四级抗震等级时不应小于140mm140mm，且不应，且不应小于层高的小于层高的1/251/25；底部加强部位的墙厚；底部加强部位的墙厚:一、二级抗震一、二级抗震等级时不宜小于等级时不宜小于200mm200mm且不宜小于层高的且不宜小于层高的1/161/16；无端柱；无端柱或翼墙时不应小于层高的或翼墙时不应小于层高的1/121/12。抗震墙厚度与层高的关系是由墙体在重力荷载作用抗震墙厚度与层高的关系是由墙体在重力荷载作用下不产生屈曲的要求决定的。下不产生屈曲的要求决定的。以前学过的一些常见的以前学过的一些常见的:（一）无洞单肢剪力墙（一）无洞单肢剪力墙 剪力墙的立墙上没有任何洞口剪力墙的立墙上没有任何洞口。这种墙实际上是一竖向。这种墙实际上是一竖向悬臂构件，在水平荷载作用下弯曲变形符合平截面假定，墙悬臂构件，在水平荷载作用下弯曲变形符合平截面假定，墙肢截面的正应力为直线分布。见图肢截面的正应力为直线分布。见图1.21.2（a a）。其内力和变形）。其内力和变形的计算可应用材料力学方法进行。的计算可应用材料力学方法进行。（二）整体墙和小开口整体墙二）整体墙和小开口整体墙 墙面上只有很小的洞口，可以忽略其影响。这种类型的墙面上只有很小的洞口，可以忽略其影响。这种类型的剪力墙实际上仍然是一个悬臂构件，其横截面的变形符合平剪力墙实际上仍然是一个悬臂构件，其横截面的变形符合平而假定，正应力为直线分布，见图而假定，正应力为直线分布，见图1 12(b)2(b)称为整体墙。称为整体墙。当开洞稍大一些，墙肢应力中出现由局部弯曲引起的应当开洞稍大一些，墙肢应力中出现由局部弯曲引起的应力，但其值不超过整体弯曲应力的力，但其值不超过整体弯曲应力的1515可以认为其墙肢截面可以认为其墙肢截面的变形仍符合平面假定，可以按材料力学方法计算应力，然的变形仍符合平面假定，可以按材料力学方法计算应力，然后加以修正。这种墙称为小开口整体墙，见图后加以修正。这种墙称为小开口整体墙，见图1.21.2（c c）。）。(三三)联肢墙联肢墙 在实际工程中，有些剪力墙是由许多受弯构件连接在一起在实际工程中，有些剪力墙是由许多受弯构件连接在一起的。例如住宅建筑和旅馆建筑中，墙体上由大量竖向排列的洞的。例如住宅建筑和旅馆建筑中，墙体上由大量竖向排列的洞口，在外墙上，这些洞口一般是窗口，而在建筑的内部，这些口，在外墙上，这些洞口一般是窗口，而在建筑的内部，这些洞口大部分是问或走道。在设计中，这些洞口将一片整墙分开洞口大部分是问或走道。在设计中，这些洞口将一片整墙分开为由连梁或楼板连接的墙肢，就形成了所谓联肢墙为由连梁或楼板连接的墙肢，就形成了所谓联肢墙,见图见图1.21.2（d d）。）。一般地，开有一排或数排较大洞口的剪力墙，其截面整体一般地，开有一排或数排较大洞口的剪力墙，其截面整体性已经破坏，水平荷载作用下正应力的分布较直线规律有较大性已经破坏，水平荷载作用下正应力的分布较直线规律有较大的差别。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度的差别。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多，每很连梁中部都有反弯点，而墙肢仅在少数楼层出现大得多，每很连梁中部都有反弯点，而墙肢仅在少数楼层出现反弯点。即在水平荷载作用下，所有的连梁都呈现双曲率弯曲反弯点。即在水平荷载作用下，所有的连梁都呈现双曲率弯曲形态，而大部分的墙肢都呈现单曲率弯曲形态，墙肢变形仍以形态，而大部分的墙肢都呈现单曲率弯曲形态，墙肢变形仍以弯曲变形为主。这种剪力墙可视为由连梁把墙肢连接起来的结弯曲变形为主。这种剪力墙可视为由连梁把墙肢连接起来的结构，故称之为联肢墙。若只开有一列洞口，称为构，故称之为联肢墙。若只开有一列洞口，称为双肢墙双肢墙；开有；开有两列及以上的，称为两列及以上的，称为多肢墙多肢墙，见图，见图1.21.2（e e）。）。（四）（四）框支剪力墙框支剪力墙 当底层需要大空间，采用框架结构支承上部剪力墙时，称为当底层需要大空间，采用框架结构支承上部剪力墙时，称为框支剪力墙，框支剪力墙，见图见图1.21.2（f f）。也可以称为柱支剪力墙。框架柱。也可以称为柱支剪力墙。框架柱可以用常截面和变截面，也可以来用斜柱和可以用常截面和变截面，也可以来用斜柱和v形柱。底部框架形柱。底部框架可以是单层的或多层的，视建筑使用上的需要和结构的要求而可以是单层的或多层的，视建筑使用上的需要和结构的要求而定。定。（五）（五）开有不规则洞口的剪力墙开有不规则洞口的剪力墙 图图1.2(g)1.2(g)为开有不规则洞口的剪力墙。开设不规则的较大洞为开有不规则洞口的剪力墙。开设不规则的较大洞口仅是由于建筑使用上的要求，在结构上往往会产生一些不利口仅是由于建筑使用上的要求，在结构上往往会产生一些不利的影响，故宜尽量避免采用。当无法避免时，亦宜采用一些结的影响，故宜尽量避免采用。当无法避免时，亦宜采用一些结构措施，以消除或降低不利因素的影响。例如，开设一些不需构措施，以消除或降低不利因素的影响。例如，开设一些不需要开设的洞口；使剪力墙的开洞变为规则或接近规则，如有需要开设的洞口；使剪力墙的开洞变为规则或接近规则，如有需要则用刚度小的材料境塞这些本来不需开设的洞口，在剪力墙要则用刚度小的材料境塞这些本来不需开设的洞口，在剪力墙中设置连续性较强的暗柱暗梁，以降低不规则开洞带来较大应中设置连续性较强的暗柱暗梁，以降低不规则开洞带来较大应力集中的不利影响等。力集中的不利影响等。16-4 钢筋混凝土抗震结构的内力计算钢筋混凝土抗震结构的内力计算16.4.1 16.4.1 根据开洞情况的抗震墙分类根据开洞情况的抗震墙分类 对于洞口比较均匀的抗震墙结构中的抗震墙，可根据抗震对于洞口比较均匀的抗震墙结构中的抗震墙，可根据抗震墙的洞口大小、洞口位置及其对抗震墙的减弱情况区分为墙的洞口大小、洞口位置及其对抗震墙的减弱情况区分为整体整体墙、整体小开口墙、小开口墙、壁式框架、双肢或联肢墙及大墙、整体小开口墙、小开口墙、壁式框架、双肢或联肢墙及大开口墙开口墙等。等。抗震墙的整体性系数抗震墙的整体性系数 的计算：的计算：双肢墙双肢墙 （16.4.116.4.1）联肢墙联肢墙 （16.4.216.4.2）各类抗震墙可按以下条件区分：各类抗震墙可按以下条件区分：（1 1）整体小开口墙（图）整体小开口墙（图16.4.116.4.1）洞口净距及洞边至墙边尺寸大于孔洞长边尺寸洞口净距及洞边至墙边尺寸大于孔洞长边尺寸（2 2）小开口墙）小开口墙（3 3）壁式框架）壁式框架（4 4）双肢墙、联肢墙）双肢墙、联肢墙（5 5）大开口墙）大开口墙（6 6）墙肢和洞口均匀开洞的抗震墙）墙肢和洞口均匀开洞的抗震墙16.4.2 16.4.2 小开口整体墙的内力计算小开口整体墙的内力计算1.1.墙肢弯矩墙肢弯矩 （16.4.616.4.6）2.2.墙肢轴力墙肢轴力 （16.4.716.4.7）3.3.墙肢的剪力墙肢的剪力 （底层）（底层）（16.4.816.4.8）（其它层）（其它层）当抗震墙符合小开口墙的条件而又夹有个别细小当抗震墙符合小开口墙的条件而又夹有个别细小墙肢时，墙肢时，小墙肢会产生显著的局部弯曲小墙肢会产生显著的局部弯曲，使墙胶，使墙胶弯距增大。这时，小墙肢截面弯距宜弯距增大。这时，小墙肢截面弯距宜附加附加一个局一个局部弯距：部弯距：（16.4.916.4.9）4.4.位移和等效刚度位移和等效刚度 由试验研究和有限分析表明；由于洞口消弱，由试验研究和有限分析表明；由于洞口消弱，小开口墙的位移比按材料力学公式计算的组合截小开口墙的位移比按材料力学公式计算的组合截面构件的位移增大面构件的位移增大20%20%。图图16.4.216.4.2(1(1）沿竖向，墙肢的连梁的刚度不变，层高不变。如有变化，）沿竖向，墙肢的连梁的刚度不变，层高不变。如有变化，取各层平均值；取各层平均值；(2)(2)每列连梁的反弯点都在跨中，连梁的作用可以由均匀分布的每列连梁的反弯点都在跨中，连梁的作用可以由均匀分布的竖向弹性薄片来代替；竖向弹性薄片来代替；(3)(3)各墙肢刚度相差不过分悬殊，因而它们的变形曲线相同，各各墙肢刚度相差不过分悬殊，因而它们的变形曲线相同，各层的位移层的位移 和转角和转角 也相同。也相同。当抗震墙的洞当抗震墙的洞口成列布置，而整口成列布置，而整体系数体系数 小于小于1010时，时，抗震墙应按联肢墙抗震墙应按联肢墙计算图计算图(16.4.2(16.4.2）。）。在联肢墙的内力与在联肢墙的内力与位移的计算中，假位移的计算中，假定：定：16.4.3 16.4.3 联肢墙的计算联肢墙的计算 应用力法的原理，将每列连梁沿中点切开，形成应用力法的原理，将每列连梁沿中点切开，形成m+1m+1个个独立悬臂墙肢独立悬臂墙肢(m(m为洞口列数为洞口列数)，形成静定的基本体系。在切，形成静定的基本体系。在切口两侧出现多余未知力口两侧出现多余未知力连续分布的剪力连续分布的剪力 。分析在未知力分析在未知力 和外荷载作用下，墙肢和连梁变形后和外荷载作用下，墙肢和连梁变形后在切口两侧产生的相对侧移，使切口两例产生相对位移的在切口两侧产生的相对侧移，使切口两例产生相对位移的主要因素有：主要因素有：1 1在分布剪力在分布剪力 作用下，连梁产生的弯曲变形与剪作用下，连梁产生的弯曲变形与剪切变形：切变形：（16.4.1116.4.11）2.由于外荷载作用使墙肢产生弯曲与剪切变形，墙肢由于外荷载作用使墙肢产生弯曲与剪切变形，墙肢产生转角后，连梁切口产生相对变形：产生转角后，连梁切口产生相对变形：（16.4.1216.4.12）3.3.内于墙肢轴向变形，使连梁产牛竖向移动，切口陶边就内于墙肢轴向变形，使连梁产牛竖向移动，切口陶边就产生相对价移：产生相对价移：但是，这梁本来没有切口，这些位移应当满足切口的连续但是，这梁本来没有切口，这些位移应当满足切口的连续条件：条件：(16.4.13)(16.4.13)16.4.4 16.4.4 壁式框架的计算壁式框架的计算联肢墙和臂式框架均可转换为带刚域框架联肢墙和臂式框架均可转换为带刚域框架（图（图16.4.316.4.3）。）。刚域的范围由下式确定：刚域的范围由下式确定：图图16.4.3 16.4.3 刚域范围刚域范围当计算的刚域长度小于零时，不考虑刚域影响。当计算的刚域长度小于零时，不考虑刚域影响。带刚域杆件的等效刚度可近似按下式计算：带刚域杆件的等效刚度可近似按下式计算：（16.4.1916.4.19）图图16.4.4 16.4.4 带刚域杆件带刚域杆件 “刚域刚域”按其定义是指计算中，在杆件端部其弯曲刚度按按其定义是指计算中，在杆件端部其弯曲刚度按无限大考虑的区域。通俗的讲，刚域是指没有质量只有刚度、无限大考虑的区域。通俗的讲，刚域是指没有质量只有刚度、自身不变形，但可发生刚体位移且其位移必须依附于构件而自身不变形，但可发生刚体位移且其位移必须依附于构件而存在的一种理想化构件。刚域一般应用与结构分析和计算，存在的一种理想化构件。刚域一般应用与结构分析和计算，常见的应用就是框架中梁柱重叠部分可定义为刚域。常见的应用就是框架中梁柱重叠部分可定义为刚域。利用式（利用式（16.4.1916.4.19）将带刚域杆件变为等效等截面杆件后，）将带刚域杆件变为等效等截面杆件后，可进行简化计算，求顶点位移及等效刚度。可进行简化计算，求顶点位移及等效刚度。16.4.5 16.4.5 抗震墙翼缘的作用抗震墙翼缘的作用 要尽量把墙肢设计成带翼缘的构件，这样即可以满足与要尽量把墙肢设计成带翼缘的构件，这样即可以满足与墙体相交的梁的锚固要求，又可以防止墙的侧向压屈。当剪墙体相交的梁的锚固要求，又可以防止墙的侧向压屈。当剪力墙进入弹塑性受力阶段时，这些带翼缘的构件还可以对塑力墙进入弹塑性受力阶段时，这些带翼缘的构件还可以对塑性铰区的混凝土形成约束，增加结构的延性。性铰区的混凝土形成约束，增加结构的延性。抗震墙的截面计算可近似不考虑冀缘的作用、但端部配抗震墙的截面