剪力墙结构设计课件.ppt

,第五章 剪力墙结构设计,剪力墙结构设计课件,第一节 剪力墙结构的一般规定及结构布置,一、一般规定及结构布置 当住宅、公寓、饭店等建筑，在底部一层或多层需设置机房、汽车房、商店、餐厅等较大平面空间用房时，可以设计成上部为一般剪力墙结构，底部为部分剪力墙落到基础，其余为框架承托上部剪力墙结构。剪力墙结构的平面体形，可根据建筑功能需要，设计成各种形状，剪力墙应按各类房屋使用要求、满足抭侧力刚度和承载力进行合理布置。剪力墙结构的布置和一般规定如下：,第一节 剪力墙结构的一般规定及结构布置一、一般规定及结构布置,1、剪力墙是承受竖向荷载、水平地震作用和风荷载的主要受力构件，所以剪力墙应沿结构的主要轴线布置。一般当平面为矩形、T形、L形时，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式；当平面为三角形、Y形时，剪力墙可沿三个方向布置；当平面为多边形、圆形和弧形平面时，可沿环向和径向布置。剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利 用空间，墙不宜布置太密，使结构具有适宜的侧向刚度，刚度不宜过大。,1、剪力墙是承受竖向荷载、水平地震作用和风荷载的主,2、剪力墙宜沿竖向连续布置，避免刚度突变，中间楼层不宜中断。墙厚度应沿竖向逐渐减薄,截面厚度变化时不宜太大。厚度改变与混凝土强度等级的改变宜错开楼层。当为设防烈度为8度或小于8度的剪力墙结构,顶层需减少部分剪力墙时,该层刚度不应小于相邻下层刚度的70%，楼、顶板按转换层处理。 为减少上下剪力墙的偏心,内墙厚度变化宜两侧同时内收。为保持外墙面平整，楼梯间墙为上下完整,电梯井墙为安装电梯方便，可以一侧内收。,2、剪力墙宜沿竖向连续布置，避免刚度突变，中间楼,3、短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。短肢剪力墙结构有利于住宅建筑布置，又可进一步减轻结构自重。但是在高层住宅中，由于短肢剪力墙抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体(或一般剪力墙)，形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构，并应符合下列规定：,3、短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪,（1）、其最大适用高度应比剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m；（2）、抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%；（3）、抗震设计时，各层短肢剪力墙的抗震等级应比规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；,（1）、其最大适用高度应比剪力墙结构的规定值适当,（4）、抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；（5）、抗震设计时，除底部加强部位应调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；（6）、抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的 配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜 小于1.0%；,（4）、抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值,（7）、短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm；（8）、7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。 一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼 面梁。（9）、B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层 建筑,不应采用以上规定的具有较多短肢剪力墙的剪力 墙结构。,（7）、短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm；,图51 剪力墙洞口不对齐时的构造措施（a）、一般错洞墙；（b）、底部局部错洞 墙；（c）、叠合错洞墙构 造之一（d）、叠合错洞墙构 造之二,图51 剪力墙洞口,4、剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。抗震设计时，一、二、三级抗震等级剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙，其他情况如无法避免错洞墙，宜控制错洞口间的水平距离不小于2m，设计时应仔细计算分析，并在洞口周边采取有效构造措施（图51a、b）。一、二、三级抗震设计的剪力墙不宜采用叠合错洞墙；当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法仔细计算分析，并在洞口周边采取加强措施（图51c）或采用其 他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口（图51d，其中阴影部分表示轻质填充墙体）。,4、剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确,错洞墙的内力和位移计算应符合有关规定。对结构整体计算中采用杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断，并进行补充计算和校核。目前除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算错洞墙。采用弹性平面有限元方法得到应力后，可不考虑混凝土的作用，按应力进行配筋，并加强构造措施。,错洞墙的内力和位移计算应符合有关规定。对结,5、剪力墙结构应具有延性，细高的剪力墙(高宽比大于2)容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可用约束弯矩较小的楼面梁(即弱连梁，其跨高比一般不小于6)将墙分成长度较为均匀的若干个独立墙段（见图52），每个独立墙段可为整体墙或联肢墙，墙肢截面高度不宜大于8m。每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。,5、剪力墙结构应具有延性，细高的剪力墙(高宽比大于2),图52 剪力墙的墙段及墙肢示意图,图52 剪力墙的墙段及墙肢示意图,6、当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩，而一般情况下并不验算墙的平面外的刚度及承载力。当梁高大于2倍墙厚时,梁端弯矩对墙平面外的不利，因此当采取措施，以保证剪力墙平面外的安全。,6、当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙,7、应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应至少采取以下措施中的一个措施，减小梁端部弯矩对墙的不利影响：（1）、沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该 墙肢平面外弯矩；（2）、当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，宜 在墙与梁相交处设置扶壁柱。扶壁柱宜按计算确定截 面及配筋；,7、应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙墙肢与其平,（3）、当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设 置暗柱，并宜按计算确定配筋；（4）、必要时，剪力墙内可设置型钢。 本条所列措施，均可增大墙肢抵抗平面外弯矩的能力。另外，对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接，减少墙肢平面外弯矩。铰接端或半刚接端可通过弯矩调幅或梁变截面来实现，此时应相应加大梁跨中弯矩。,（3）、当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设,2、“规范计算程序”不能代替结构设计，结构设计应在正确的结构概念指导下，依据规范运用电算程序，分析问题解决问题。如果结构概念不清又缺少工程经验，完全依赖电算，直接采用电算结果，或照搬那些系数套系数的繁琐公式，容易在实际工程中出现大错误。有的很保守，材料浪费很多，而设计人员并没感觉到他的设计强度富裕量有多大。电算结果必须进行检查判定后才能使用。,2、“规范计算程序”不能代替结构设计，结构设计应在正确的结,实例1,实例1,实例1,上图工程弧形阳台右端悬臂梁上出现宽达1.4mm的螺旋式受扭斜裂缝，阳台外弧梁跨中截面的底部有下宽上窄的弯曲受拉裂缝，原设计是1972年用TBSA程序设计，1993年投入使用。,实例1 上图工程弧形阳台右端悬臂梁上出现宽达1.4mm的螺旋,8、剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁,应按本章有关规定进行设计；当跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计。9、抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时,其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10;部分框支剪力墙结构底部加强部位的高度应符合本章的规定。 10、不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。,8、剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁,应按本章有,11、楼面梁与剪力墙连接时，梁内纵向钢筋应伸入墙内，并可靠锚固。12、高层剪力墙结构,当采用预制圆孔板、预制大楼板等预制装配式楼板时，剪力墙厚度不宜小于160mm。预制板板缝宽度不宜小于40mm,板缝大于60mm时应在板缝内配置钢筋。有抗震设防时，高度大于50m的剪力墙结构中，宜采用现浇楼板或装配整体式叠合楼板。,11、楼面梁与剪力墙连接时，梁内纵向钢筋应伸入墙,13、高层剪力墙结构的女儿墙宜采用现浇。当采用预制女儿墙板时，高度一般不宜大于1.5m，且拼接板缝应设置现浇钢筋混凝土小柱。14、屋顶局部突出的电梯机房、楼梯间、水箱间等小房墙体，应采用现浇钢筋混凝土，且尽量使下部剪力墙延伸，不得采用砖砌体结构。,13、高层剪力墙结构的女儿墙宜采用现浇。当采用预,二、工程实例【工程实例1】：上海国泰公寓，地上24层高层住宅，现浇剪力墙结构，图53为标准层结构平面布置；北京方圆逸居，地上24层高层住宅，现浇剪力墙结构，图54为标准层结构平面布置。 可以看出，在剪力墙的结构平面布置图上，两幢建筑有不少相同之处：（1）、双向布置抗侧力构件；（2）、间距较大（8m左右）；（3）、墙体对齐、拉直，尽可能成一直线；（4）、极少单片墙、短肢墙，亦无过长墙肢。,二、工程实例,图53 上海国泰公寓 标准层结构平面,图54 北京方圆逸居 标准层结构平面,图53 上海国泰公寓图54 北京方圆逸居,【工程实例2】：某住宅综合楼，建筑面积5.3万m2,地下1层，地上28层，结构高度79.6m，最高处87.4m，结构沿竖向质量及刚度分布均匀，但标准层由两个切角正方形单元联接而成，类似哑铃，平面体型较为复杂，对抗震不利。,图55 标准层结构平面图,【工程实例2】：某住宅综合楼，建筑面积5.3万m2,地下1图,本工程抗震设防烈度为7度，类场地土，基本风压为 。（1）、结构方案 本工程上部标准层为住宅，每个单元由9个建筑分单元组成，其结构布置利用单元中部设置的两部电梯、设备管道井及一个剪力楼梯所围合的剪力墙内筒体单元，作为结构的主要抗侧力构件，但围绕其周围的8个住宅单元结构如何布置值得推敲。,本工程抗震设防烈度为7度，类场地土，基本风,考虑到剪力墙结构对住宅平面布置有利，但限制了底部公共建筑用途的平面布置，采用框架结构可以取得底部公共建筑的较大空间，但对住宅平面布置又不适合。经过反复分析，多次试算，最终确定采用短肢剪力墙结构体系，其结构平面布置见图55。,考虑到剪力墙结构对住宅平面布置有利，但限制,（2墙肢设计 地震作用下短肢剪力墙的抗扭性能较弱，设计中对周边及角点处墙肢采用“L形”、“【形”短肢墙,对少量的“一字形”短肢墙，均严格控制其轴压比小于0.6,且控制墙肢的轴压比不相差悬殊，尽量均匀，避免墙肢应力差异太大。“一字形”短肢墙在配筋构造中除两端设有暗柱外，其水平筋按照抗扭要求形成封闭箍，并考虑平面外问题对其竖向纵筋也进行了适当的加强。,（2墙肢设计,第二节 剪力墙的分类及刚度计算,一、剪力墙的分类 为了满足各种使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。理论分析与实验研究表明：剪力墙的受力特性与变形状态取决于剪力墙上的开洞情况。有无洞口，洞口的大小、位置及形状的不同都将影响其受力性能。按不同的受力特性，可将剪力墙分为四类，下面分别介绍。,第二节 剪力墙的分类及刚度计算一、剪力墙的分类,1、整截面墙 剪力墙没有洞口或者开有一定数量的洞口，但满足下列条件(51)、(52)时，可以忽略洞口的影响，此时为整体剪力墙，即整截面墙。 式中 : 墙面洞口面积； 墙面面积； 洞口之间或洞口边至墙边的距离； 洞口长边尺寸。,(52),(51),1、整截面墙(52)(51),2、整体小开口墙 剪力墙由成列洞口划分未若干墙肢，各列墙肢和连梁的刚度比较均匀，并满足下列条件的为整体小开口墙：,(53),(54),(双肢墙) (55),(多肢墙) (56),2、整体小开口墙 (53) (54)(双肢墙),式中: 整体性系数； 剪力墙对组合截面形心的惯性矩； 扣除墙肢惯性矩后的剪力墙惯性矩；,其中，,(57),(58),其中， (57)(58),第j列连梁的折算 惯性矩； 第j列连梁截面惯 性矩； 梁截面形状系数， 矩形截面时=1.2； 第j墙肢的惯性矩； 洞口列数； 层高；,第j列洞口两侧墙肢形心 间距离； 剪力墙总高度； 第j列洞口连梁计算跨度， 取洞口宽度加连梁高度 的一半； 系数，当34个墙肢时取 0.8；57个墙肢时取0.85 8个以上墙肢时取0.9； 系数，与建筑层数n和整体 性系数 有关，见表51。,第j列连梁的折算 第j列洞口两侧墙肢形心,系数 的数值 表51,层 数（n）8101216,整体小开口墙在水平荷载作用下，截面的正应力分布略微偏离了直线分布的规律，变成了相当于在整体墙弯曲时直线分布应力的基础上叠加上墙肢局部弯曲应力，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15时，其截面变形仍接近于整截面墙。,整体小开口墙在水平荷载作用下，截面的正应力,3、联肢墙 当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口，破坏了剪力墙截面的整体性时，剪力墙的截面变形不再符合平截面假定。这时，剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。当满足下式时，可按联肢墙计算： 当开有一列洞口时为双肢墙，当开有多列洞口时为 多肢墙。,(59),3、联肢墙(59),4、壁式框架 当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度与墙肢的线刚度接近时，剪力墙的受力性能与框架接近，此时，称为壁式框架。当满足下式时，可按壁式框架计算： 剪力墙上洞口的大小对剪力墙工作性能的影响如图56。,(510),4、壁式框架(510),图56 剪力墙类型（a）整体墙；（b）小开口墙；（c）双肢墙；（d）多肢墙,图56 剪力墙类型,二、等效刚度计算1、采用简化方法进行剪力墙的内力和位移计算时，为了 考虑轴向变形和剪切变形对剪力墙的影响，剪力墙的 刚度可以按顶点位移相等的原则，折算成竖向悬臂受 弯构件的等效刚度。2、剪力墙在抗侧力协同工作时，应考虑纵横墙的共同工 作。纵墙的一部分可作为横墙的有效翼缘，横墙的一 部分作为纵墙有效翼缘。现浇剪力墙的翼缘有效高度 可按图57及表52中第4项中最小值取用。,二、等效刚度计算,图57 剪力墙的翼缘有效高度,图57 剪力墙的翼缘有效高度,剪力墙的翼缘有效高度 表52,项次所考虑的情况T形截面翼缘有效宽度L形截面翼缘有效宽度1按,3、在剪力墙中当墙段轴线错开距离不大于实体连接墙 厚度的8倍，且不大于2.5m时,整道墙可以作为整体 平面剪力墙考虑；计算所得的内力应乘以增大系数 1.2，等效刚度应乘以折减系数0.8（图58）。 当折线剪力墙的各墙段总转角不大于15时,可按平面剪力墙考虑（图59）,3、在剪力墙中当墙段轴线错开距离不大于实体连接墙,图58 轴线错开的墙段,图59 折线形剪力墙,图58 轴线错开的墙段图59 折线形剪力墙,4、单肢实体墙、按整截面计算的剪力墙，可按下式计算 其等效刚度；5、整体小开口端，按下式计算其等效刚度：,(511),(512),4、单肢实体墙、按整截面计算的剪力墙，可按下式计算 (51,式中： 剪力墙的惯性矩，小洞口整截面墙取组合截面惯性与整截面惯性矩乘相应墙高，再除两者总高（图510）；整体小开口墙取组合截面的惯性矩。当各层高及惯性矩不同时，剪力墙的惯性矩取各层平均值；,图510 小洞口整体墙,(513),式中：图510 小洞口整体墙 (513),无洞口剪力墙的截面面积；小洞口整截面墙取折算截面面积。 墙截面毛面积； 墙面洞口面积； 墙面总面积； 第i墙肢截面面积；,混凝土的弹性模量； 剪力墙总高度； 第i层层高； 第i层剪力墙惯性 矩； 截面形状系数，矩 形截面 =1.2；I形截面 ，其中 为 腹板毛截面面积，T形截面 的 按表53取用。,(514),(515),无洞口剪力墙的截 混凝土的弹性模,T形截面形状系数,表53,注：表中 为翼缘宽度； 为截面高度； 为墙腹板厚度,2468101221.3831.4961.5211.5111,6、联肢墙等效刚度（图511），按下列公式计算： 倒三角分布荷载作用下 均布荷载作用下 顶点集中荷载作用下,(5-16),(5-17),(5-18),6、联肢墙等效刚度（图511），按下列公式计算：(5-16,式中 各墙肢刚度之和； 多肢墙参数，34肢时取0.8；57肢时取0.85；8肢以上时取0.9；双肢墙时 、 、 、 墙肢的截面面积和惯性矩； 墙肢轴线间距离。,(5-19),(5-20),式中 (5-19)(5-20),(5-21),当墙肢及连梁比较均匀时，可近似取：,(5-22),(5-23),(5-21)当墙肢及连梁比较均匀时，可近似取： (5-22),式中: 整体系数，见公式(56)； 第墙肢惯性矩； 第i墙肢截面面积； 第列连梁的折算惯性矩，见公式(58)； 截面形状系数； 由教材中表54查出。 对于墙肢少、层数多、H/B4时，可以不考虑剪 切变形的影响，取 = =0。,式中:,三、双肢墙的计算公式的推导1、基本假定及思路基本假定：（1）、连梁的刚度在一个层的空间连续平均分布；（2）、由于楼盖在平面内的刚度无限大，墙肢发生的 转角处处相等；（3）、连梁的反弯点在连梁的中央；（4）、连梁的轴向变形可以忽略； （5）、层高、墙肢截面面积、墙肢惯性矩、连梁截面面 积和连梁惯性矩等几何参数沿墙高方向均为常数。,三、双肢墙的计算公式的推导,基本思路： 将基本体系简化成一个正对称体系和一个反对称体系，在正对称体系下，没有变形。现在集中考虑反对称体系，在反对称体系中，连梁中只有剪力而没有轴力和弯矩，然后利用基本体系在外荷载和切口处剪力的作用下，沿切口处剪力的方向上位移为零。 双肢剪力墙计算公式的推导过程可见文档51。,基本思路：,第三节 剪力墙截面设计及构造,高层剪力墙结构，应尽量减轻建筑物的重量，宜采用大开间结构方案，在保证结构安全的条件下，尽量减小构件截面尺寸，采用轻质高强材料。剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C20；非承重隔墙宜采用轻质材料；带有筒体短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。钢筋混凝土剪力墙应进行平面内的斜截面受剪、偏心受压或偏心受拉、平面外轴心受压承载力计算。在集中荷载作用下，墙内无暗柱时还应进行局部受压承载力计算。,第三节 剪力墙截面设计及构造 高层剪力墙结构，应尽量减,一、剪力墙截面尺寸 剪力墙的截面尺寸应满足下列要求：（1）、按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，当两端有翼墙或端柱时，厚度不应小于层高的1/20,且不应小于160mm；底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不应小于200mm;当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时,其底部加强部位截面尚不应小于层高的1/12；其他部位尚不应小于层高1/15,且不应小于180mm；,一、剪力墙截面尺寸,（2）、按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25,且不应小于160mm;（3）、非抗震设计的剪力墙，其截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25,且不应小于160mm;（4）、当墙厚不能满足本条第(1)、(2)、(3)款的要求时，应计算墙体的稳定；（5）、剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面 厚度可适当减小，但不宜小于160mm;,（2）、按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，,（6）、为了避免剪力墙斜压破坏，要限制剪压比，为此，剪力墙的受剪截面应符合下列要求：1）、无地震作用组合时 2）、有地震作用组合时,(524),剪跨比 大于2.5时,剪跨比 不大于2.5时,（6）、为了避免剪力墙斜压破坏，要限制剪压比，为(524),式中： 剪力墙截面剪力设计值，应符合以后第11条的 规定： 计算墙截面处的剪跨比，即 ，其中 、 应分别取与 同一组组合的、未按以后第7 条和第11条的规定进行调整的弯矩和剪力计算 值； 混凝土强度影响系数，应按高规第6.2.6条 采用。,式中：,二、剪力墙正截面抗弯承载力计算1、一级抗震等级设计的剪力墙各截面弯矩设计值， 应符合下列要求：（1）、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）、其它部位可按墙肢组合弯矩计算值的1.2倍采 用。,二、剪力墙正截面抗弯承载力计算,2、如果双肢剪力墙中一个墙肢出现小偏心受拉,该墙肢可能会出现水平通缝而失去抗剪能力，则由荷载产生的剪力将全部转移另一个墙肢而导致其抗剪承载力不足。当墙肢出现大偏心受拉时，墙肢易出现裂缝，使其刚度降低，剪力将在墙肢中重分配。因此，抗震设计的双肢剪力墙中，墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢大偏心受拉时，另一墙肢的弯矩设计值应乘以增大系数1.25。,2、如果双肢剪力墙中一个墙肢出现小偏心受拉,该,3、矩形、T形、I形截面偏心受压剪力墙（图512）的正截面受压承载力可按现行国家标准混凝土结构设计规范GB500102002的有关规定计算，也可按下列公式计算：,图512 截面尺寸,3、矩形、T形、I形截面偏图512 截面尺寸,（1）、无地震作用组合时：,当 时,（1）、无地震作用组合时：当 时,时,当 时,时当 时,当 时,当 时,式中： 剪力墙受压区端部钢筋合力点到受压区边缘 的距离，可取为； T形或I形截面受压区翼缘宽度； 偏心距， ； 、 分别为剪力墙端部受拉、受压钢筋强度设计 值； 剪力墙墙体竖向分布钢筋强度设计值； 混凝土轴心抗压强度设计值；,式中：,受压区混凝土矩形应力图的应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值。当混凝土强度等级不超过C50时取1.0;当混凝土强度等级为C80时取0.94；当混凝土强度等级在C50和C80之间时，可按线性，内插取值； 随混凝土强度提高而逐渐降低的系数。当混凝土强度等级不超过C50时取0.8；当混凝土强度等级为C80时取0.74；当混凝土强度等级在C50和C80之间时，可按线性内插取值；,受压区混凝土矩形应力图的应力与混凝土,T形或I形截面受压区翼缘的高度； 剪力墙截面有效高度，=； 剪力墙竖向分布钢筋配筋率； 界限相对受压区高度； 混凝土极限压应变，应按现行国家标准 混凝土结构设计规范GB50010第7.1.2条 的有关规定采用。（2）、有地震作用组合时，公式(527)、(528) 右端均应除以承载力抗震调整系数 ， 其值取为0.85。,T形或I形截面受压区翼缘的高度；,4、矩形截面偏心受拉剪力墙的正截面承载力可按下列 近似公式计算：（1）、无地震作用组合（2）、地震作用组合,4、矩形截面偏心受拉剪力墙的正截面承载力可按下列,式中： 和 可按下列公式计算：式中 剪力墙腹板竖向分布钢筋的全部截面面积。,式中： 和 可按下列公式计算：,三、剪力墙斜截面抗剪承载力计算1、抗震设计时，为体现强剪弱弯的原则，剪力墙底部 加强部位的剪力设计值按一、二、三级的不同要求 乘以增大系数。 剪力墙底部加强部位墙肢截面的剪力设计值，一、二、三级抗震等级时应按下式调整，四级抗震等级及无地震作用组合时可不调整。,三、剪力墙斜截面抗剪承载力计算,9度抗震设计时尚应符合 :式中: 考虑地震作用组合的剪力墙墙肢底部加强部位 截面的剪力设计值； 考虑地震作用组合的剪力墙墙肢底部加强部位 截面的剪力计算值； 考虑地震作用组合的剪力墙墙肢截面的弯矩设 计值；,9度抗震设计时尚应符合 :,考虑承载力抗震调整系数后的剪力墙墙肢正截 面抗弯承载力，应按实际配筋面积、材料强度 标准值和轴向力设计值确定，有翼墙时应考虑 两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋； 剪力增大系数，一级为1.6，二级为1.4，三级 为1.2。,考虑承载力抗震调整系数后的剪力墙墙肢正截,2、偏心受压剪力墙的斜截面受剪承载力应按下列公式 进行计算：（1）、无地震作用组合时 （2）、有地震作用组合时,2、偏心受压剪力墙的斜截面受剪承载力应按下列公式,式中 剪力墙的轴心压力设计值。抗震设计时，应考虑 地震作用效应组合；当N大于0.2 时，应取 0.2 ； 剪力墙截面面积； T形或I形截面剪力墙腹板的面积，矩形截面时应 取A。 计算截面处的剪跨比。计算时，当 小于1.5时 应取1.5，当 大于2.2时应取2.2；当计算截面 与墙底之间的距离小于0.5 时，应按距墙底 0.5 处的弯矩值与剪力值计算； 剪力墙水平分布钢筋间距。,式中,3、偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力应按下列公式 进行计算：（1）、无地震作用组合时上式右端的计算值小于 时，取等于 。,3、偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力应按下列公式,（2）有地震作用组合时 上式右端方括号内的计算值小于0.8 时，取等于0.8 。,（2）有地震作用组合时,四、施工缝抗滑移验算 按一级抗震等级设计的剪力墙，要防止水平施工缝处发生滑移。考虑了摩擦力的有利影响后，要验算通过水平施工缝的竖向钢筋是否足以抵抗水平剪力，已配置的端部和分布竖向钢筋不够时，可设置附加插筋，附加插筋在上、下层剪力墙中都要有足够的锚固长度。 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：,四、施工缝抗滑移验算,式中： 水平施工缝处考虑地震作用组合的剪力设计值； 水平施工缝处剪力墙腹板内竖向分布钢筋、竖 向插筋和边缘构件(不包括两侧翼墙)纵向钢筋 的总截面面积； 竖向钢筋抗拉强度设计值； 水平施工缝处考虑地震作用组合的不利轴向力 设计值，压力取正值，拉力取负值。,剪力墙结构设计课件,五、剪力墙稳定计算1、剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：式中 ： 作用于墙顶的竖向均布荷载设计值； 剪力墙混凝土弹性模量； 剪力墙墙肢截面厚度； 剪力墙墙肢计算长度，应按本条第(2)款确定。,五、剪力墙稳定计算,3、墙肢计算长度系数应根据墙肢的支承条件按下列公 式计算： 1）、单片独立墙肢(两边支承)应按下式采用： 2）、T形、工字形剪力墙的翼缘墙肢(三边支承)应 按下式计算，当计算结果小于0.25时，取0.25；,3、墙肢计算长度系数应根据墙肢的支承条件按下列公,3）、T 形剪力墙的腹板墙肢(三边支承)，应按本 款2）计算，但应将上式中 的代以 ； 4）、工字形剪力墙的腹板墙肢(四边支承)应按下 式计算，当计算结果小于0.20时，取0.20。 式中 T形、工字形剪力墙的单侧翼缘截面高度； T形、工字形剪力墙的腹板截面高度。,3）、T 形剪力墙的腹板墙肢(三边支承)，应按本,六、剪力墙配筋要求1、矩形截面独立墙肢的截面高度 不宜小于截面厚度 的5倍；当 小于5时，其在重力荷载代表值作用下的轴压力设计值的轴压比，一、二级时不宜大于表55的限值减0.1，三级时不宜大于0.6；当 不大于3时，宜按框架柱进行截面设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，一般部位不应小于1.0%，箍筋宜沿墙肢全高加密。,六、剪力墙配筋要求,剪力墙轴压比限值 表55,注：,重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值；,剪力墙墙肢界面面积；,混凝土轴心抗压强度设计值。,轴压比一级（9度）一级（7、8度）二级0.40.50.6剪力,2、高层建筑剪力墙中竖向和水平分布钢筋，不应采用单排配筋。当剪力墙截面厚度 不大于400mm时，可采用双排配筋；当 大于400mm时，但不大于700mm时，宜采用三排配筋；当 大于700mm时，宜采用四排配筋。受力钢筋可均匀分布成数排。各排分布钢筋之间的拉接筋间距不应大于600mm，直径不应小于6mm，在底部加强部位，约束边缘构件以外的拉接筋间距尚应适当加密。,2、高层建筑剪力墙中竖向和水平分布钢筋，不应采用,3、为了防止混凝土墙体在受弯裂缝出现后立即达到极限抗弯承载力，配置的竖向分布钢筋必须大于或等于最小配筋百分率。同时为了防止斜裂缝出现后发生脆性的剪拉破坏，规定了水平分布钢筋的最小配筋百分率。 剪力墙分布钢筋的配置应符合下列要求：（1）、一般剪力墙竖向和水平分布筋的配筋率，一、二、 三级抗震设计时均不应小于0.25%，四级抗震设 计和非抗震设计时均不应小于0.20%；（2）、一般剪力墙竖向和水平分布钢筋间距均不应大 于300mm；分布钢筋直径均不应小于8mm。,3、为了防止混凝土墙体在受弯裂缝出现后立即达到极,4、剪力墙竖向、水平分布钢筋的直径不宜大于墙肢截 面厚度的1/10。5、房屋顶层剪力墙以及长矩形平面房层的楼梯间和电 梯间剪力墙、端开间的给向剪力墙、端山墙的水平 和竖向分布钢筋的最小配筋率不应小于0.25%，钢筋 间距不应大于200mm。,4、剪力墙竖向、水平分布钢筋的直径不宜大于墙肢截,6、剪力墙钢筋锚固和连接应符合下列要求：（1）非抗震设计时，剪力墙纵向钢筋最小锚固长度应 取 ；抗震设计时，剪力墙纵向钢筋最小锚固长度应取 。 应按下列要求取值： 一、二级抗震 三级抗震 四级抗震,6、剪力墙钢筋锚固和连接应符合下列要求：,（2）、剪力墙竖向及水平分布钢筋的搭接连接（图 513），一级、二级抗震等级剪力墙的加强部位， 接头位置应错开，每次连接的钢筋数量不宜超过总数 量的50%，错开净距不宜小于500mm，其它情况剪力墙 的钢筋可在同一部位连接。非抗震设计时，分布钢筋 的搭接长度不应小于1.2 ；抗震设计时，不应小于 1.2 ；（3）、暗柱及端柱内纵向钢筋连接和锚固要求宜与框 架柱相同，宜符合有关规定。,（2）、剪力墙竖向及水平分布钢筋的搭接连接（图,图513 墙内分布钢筋的连接,注：非抗震设计时图中 应取,图513 墙内分布钢筋的连接注：非抗震设计时图中 应,七、其它要求1、抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表55的限值。2、一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应按第3条的要求设置约束边缘构件；一、二级抗震设计剪力墙的其他部位以及三、四级抗震设计和非抗震设计的剪力墙墙肢端部均应按第18条的要求设置构造边缘构件。,七、其它要求,3、剪力墙约束边缘构件的主要措施是加大边缘构件的长度及其体积配箍率，体积配箍率由配箍特征值计算。剪力墙约束边缘构件（图514）的设计应符合下列要求：（1）、约束边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋配箍特征值宜符合表56的要求，且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应小于8mm、箍筋间距分别不应小于100mm和150mm.箍筋的配筋范围如图514中的阴影面积所示，其体积配箍率应按式（556）计算：,3、剪力墙约束边缘构件的主要措施是加大边缘构件的,图514 剪力墙的约束边缘构件（a）暗柱；（b）有翼墙；（c）有端柱；（d）转角墙 （L形墙）,图514 剪力墙的约束边缘构件,约束边缘构件的长度 和箍筋配箍特征值 表56,注：1、 为剪力墙墙肢的长度； 2、 为约束边缘构件沿墙肢方向的长度，不应小于表中数值 、（ 为 剪力墙墙肢的宽度）和450mm三者的较大值，有翼墙或端柱时尚不应小于翼 墙厚度或端柱沿墙肢方向截面高度加300mm。 3、翼墙长度小于其厚度3倍或端柱截面边长小于墙厚的2倍时，视为无翼墙或 无端柱。,项目一级（9度）一级（7、8度）二级0.200.200.20,式中 约束边缘构件配箍特征徝； 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 时，应按360Mpa计算。,剪力墙结构设计课件,（2）、约束边缘构件纵向钢筋的配筋范围不应小于图 514中阴影面积，其纵向钢筋最小截面面积，一、 二级抗震设计时分别不应小于图中阴影面积的1.2%和 1.0%并分别不应小于616和614。 按公式(556)，在不同混凝土强度和不同箍筋 或拉筋的抗拉强度设计值，当 时体积配箍率 如表57所列。,（2）、约束边缘构件纵向钢筋的配筋范围不应小于图,体积配箍率 （）值 表57,钢筋混凝土强度等级C25C30C35C40C45C50C55,为了发挥约束边缘构件的作用，约束边缘构件箍筋的长边不大于短边的3倍，用相邻两个箍筋应至少相互搭接1/3长边的距离（图515）。,图515 约束边缘构件箍筋,为了发挥约束边缘构件的作用，约束边缘构件箍筋图51,4、剪力墙构造边缘构件的设计宜符合下列要求：（1）、构造边缘构件的范围和计算纵向钢筋用量的截面面积宜取图516中的阴影部分；,图516 剪力墙的构造边缘构件（a）暗柱；（b）翼柱；（c）端柱,4、剪力墙构造边缘构件的设计宜符合下列要求：图516 剪,（2）、构造边缘构件的纵向钢筋应满足受弯承载力要求；（3）、抗震设计时，构造边缘构件的最小配筋宜符合表58的规定 ，箍筋的无支长度不应大于300mm，拉筋的水平间距不应大于纵向钢筋间距的2倍。当剪力墙端部为端柱时，端柱中纵向钢筋及箍筋宜按框架柱的构造要求配置；,（2）、构造边缘构件的纵向钢筋应满足受弯承载力要,（4）、非抗震设计时，剪力墙端部应按构造配置不少于4根12mm或2根16mm的纵向钢筋 ，沿纵向应配置不少于直径为6mm、间距为250mm的拉筋。剪力墙截面设计可见例52的计算,（4）、非抗震设计时，剪力墙端部应按构造配置不少,剪力墙构造边缘构件的配筋要求 表58,注：1、符号表示钢筋直径； 2、对转角墙的暗柱，表中拉筋宜采用箍筋。,底部加强部位其它部位箍筋（拉筋）箍筋（拉筋）最小直最大间距最,第四节 连梁设计及构造,钢筋混凝土连梁是影响剪力墙的强度、刚度、延性等性能的重要构件。连梁的线刚度与墙肢的线刚度的相对比值越大，剪力墙的整体性越好，抗侧刚度和强度也越大。另一方面，连梁的性能又是决定剪力墙抗震性能的关键。下面简要介绍一下连梁的设计方法。,第四节 连梁设计及构造 钢筋混凝土连梁是影响剪力墙的,一、连梁截面设计和构造要求1、连梁承受反复弯矩作用，剪跨比很小，剪切变形大，非常容易剪坏。通常在剪跨比大于1的连梁中，在保证强剪弱弯的设计后，纵筋可以先屈服，但很难避免剪坏，这种破坏是屈服后的剪坏，其承载力取决于受弯承载力，但是延性很小。为改善其延性，连梁的剪力设计值应按下列规定计算：,一、连梁截面设计和构造要求,（1）、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地震作用组合的剪力设计值；（2）、有地震作用组合的一、二、三级抗震等级时，跨高比大于2.5的连梁的剪力设计值应按下式进行调整：,9度抗震设计时尚应符合,（1）、无地震作用组合以及有地震作用组合的四级抗震9度抗震设,式中 、 分别为梁左、右端顺时针或反时针方向考虑地震作用组合的弯矩设计值；对一级抗震等级且两端均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零； 、 分别为梁左、右端顺时针或反时针方向实配的受弯承载力所对应的弯矩值，应按实配钢筋面积计入受压钢筋和材料强度标准并考虑承载力抗震调整系数计算； 连梁的净跨。 梁在考虑地震作用组合的重力荷载代表值(9度时还应包括竖向地震作用标准值)作用下，按简支梁计算的梁端截面剪力设计值； 连梁剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1。,式中,2、连梁截面配筋计算 抗弯承载力验算，按普通受弯构件的抗弯承载力公式进行计算。连梁的斜截面受剪承载力，应按下列公式计算：（1）、无地震作用组合时（2）、有地震作用组合时,跨高比大于2.5时,跨高比不大于2.5时,2、连梁截面配筋计算跨高比大于2.5时跨高比不大于2.5时,同时，为了不使斜裂缝过早出现，或混凝土过早破坏，剪力墙连梁的截面尺寸不应太小，应符合下列要求：（1）、无地震作用组合时（2）、有地震作用组合时,跨高比大于2.5时,跨高比不大于2.5时,同时，为了不使斜裂缝过早出现，或混凝土过早破 跨高比,式中 ： 连梁剪力设计值； 连梁截面宽度； 连梁截面有效高度； 混凝土强度影响系数，应按高规第6.2.6 条的规定采用。,式中 ：,3、当剪力墙的连梁不满足以上第2条的要求时，可作如下处理：（1）、减小连梁截面高度；（2）、抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力