剪力墙结构设计教学PPT.ppt

第7章 剪力墙设计,剪力墙结构布置第二章 剪力墙的计算第五章 荷载效应组合第四章 (强墙弱梁、强剪弱弯调整) 剪力墙墙肢和连梁的设计(配筋)本章 剪力墙结构布置与计算-回顾与提高 剪力墙抗震特点和几个基本概念 墙肢设计 连梁设计 剪力墙设计的例题,剪力墙中的钢筋和边缘构件,水平分布钢筋,垂直分布钢筋,端部钢筋,剪力墙结构截面设计的过程与内容,一、剪力墙结构布置概要(复习与补充) 二、剪力墙计算过程概要(复习) 三、剪力墙墙肢截面设计 剪力墙的破坏形态 截面设计原则和措施延性剪力墙 控制截面和底部加强区 剪力墙中的钢筋 边缘构件,双向布置 剪力墙布置成t型、l型、i型 上下连续：贯穿全高、避免刚度突变。 左右对称：可减少结构的扭转。 避免错洞：洞口宜成列布置，成明确的联肢墙 控制间距：不宜过宽也不宜太密：大开间 68m(宜采用)，小开间34m 独立墙肢不能过长(总高度/墙段长度2， 8m) 各墙肢长度宜均匀，不宜单墙肢刚度过大,一、剪力墙结构布置概要(复习) 简单、规则、均匀、对称,框-剪体系中剪力墙的布置原则(p.17),双向布置：剪力墙平面外刚度很小 对称布置：尽量保证刚心和质心重合 用t/i/l型：增加整体刚度(带边框) 贯通全高：刚度突变会导致的薄弱层,与剪力墙的要求相同,靠外布置：增加抗扭能力(过长的框架不宜) 限制间距：限制平行墙的间距，减少因楼板水平变形不均匀导致对框架柱的不利影响,一般原则：均匀、分散、对称、周边,框剪结构中框架和剪力墙的布置要各自满足框架布置和剪力墙布置的要求。,框架剪力墙结构实例,上海宾馆平面布置,靠外布置,薄弱位置,剪力墙的尺寸和各部分名称,墙肢高度 (梁的跨度),墙肢厚度 (截面宽度bw),500墙肢长度8m,跨高比小于2.5，按连梁设计 跨高比大于5，按框架梁设计 跨高比在2.5 5，酌情考虑。,剪力墙墙肢厚度和混凝土强度,160mm是最小的可能厚度(大于3.2m按h/20). 电梯井墙肢厚度不宜小于160mm 底部加强区厚度同时满足不小于200mm或h/6。 剪力墙墙肢混凝土强度c20 结构布置时以上步骤就已经完成。否则无法进行结构计算。 墙肢的尺寸和材料要受轴压比和剪压比控制(见后) 剪力墙墙肢钢筋：分布筋、箍筋hrb235(i级)，其它hrb335(ii级）,h层高,墙肢的长度-补充阅读材料,剪力墙门窗洞到边缘的尺寸要求,上图中兰框中为门窗洞 距外横墙600，距外纵墙300，距内墙150。两洞间500mm,back,二、剪力墙计算过程概要(复习),各片剪力墙荷载的计算 竖向荷载按受荷面积(从属面积)，不产生弯矩和剪力 水平荷载按等效抗弯刚度分配到各墙肢 各片剪力墙在分得的荷载作用下的内力和位移计算 整截面墙和整体小开口墙材料力学方法 联肢墙（双肢墙）连续化方法 壁式框架带刚域d值法 内力组合： 轴力和弯矩设计值：偏心受压构件，组合方法与框架柱相同 剪力设计值：只考虑水平荷载产生的剪力 调整获得内力设计值 墙肢：强剪弱弯调整 (比较：框架柱需要进行强柱弱梁调整) 连梁：强墙弱梁调整、强剪弱弯调整。 边缘构件设计,结构计算,back,三、截面设计原则和措施延性剪力墙 (p.178),墙肢：计算时当做悬臂梁，设计时当作柱（压弯构件） 1、强墙弱梁（破坏机制）：连梁先于墙肢屈服(框架剪力墙结构中，联系梁同样要弱于剪力墙) 2、强剪弱弯：包括塑性铰区域在内任何区域均不能出现剪切破坏和锚固破坏。充分发挥抗拉钢筋的延性。 3、限制轴压比和剪压比 4、设置边缘构件 5、尽可能出现大偏压；不能出现小偏拉。 6、剪力墙的破坏形态与剪跨比有关（中）高墙 连梁 1、强剪弱弯 连梁也同样要强剪弱弯 2、抗剪配筋 配筋形式交叉斜筋 大配筋量 3、剪压比控制连梁尺寸,back,剪力墙墙肢的破坏形态,注意区别：变形形式与破坏形态不同。 剪力墙内的剪力很大，墙肢越长剪力越大。,希望的形式,1.墙底部发生剪切破坏,2.墙体发生剪切破坏,3.墙肢之间连梁的剪切破坏,原因：连梁跨度小，高度大,形成深梁，导致剪切型脆性破坏 特点：x型剪切裂缝，在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。 处理方法：设置交叉斜筋或交叉暗撑。,连梁的交叉暗撑,连梁的类型代号： ll连梁；ll(jc)有交叉暗撑；ll(jg)有交叉钢筋。,对比：砌体结构墙体的破坏,台湾大地震：窗间墙剪切破坏,对比：砌体墙的震害,back,底部加强区(p.178)主要控制截面,塑性铰区：底部高度等于截面高度的范围 底部加强区(抗规6.1.10) ：含塑性铰区在内。 高于24m：底部加强区 = max总高度/10, 底部两层高 小于24m：一般情况下为底部一层层高。 底部加强区高度从地下室顶板算起。 控制截面：底部加强区；尺寸、材料、配筋量改变的截面 对加强区的特殊处理 适当提高抗剪承载力 对轴压比有较高的限值 特殊的构造措施,新规范中底部加强区的相关规定,back,剪力墙中的钢筋,图中为双排配筋。抗震要求不能单排配筋。厚度大时，中间素混凝土过厚，可设三排甚至更多。 竖向分布钢筋象梁的腰筋，水平分布钢筋象柱的箍筋。但是计算结构承载力时要考虑分布钢筋。 墙端部有边缘构件，旨在提高端部混凝土的抗压能力。,水平(横向) 分布筋抗剪,竖向分布筋 抗弯,端部纵筋 竖向抗弯,边缘构件,剪力墙施工-未浇筑混凝土前,剪力墙支模板,拆除模板后的剪力墙,拆除模板后的剪力墙,剪力墙(抗震墙)，其抗震作用和效果特别显著,剪力墙截面配筋的特点和计算内容,剪力墙承受轴力、弯矩、剪力的共同作用，它符合钢筋混凝土压弯构件的基本规律。不同的是： 1、与柱相比，剪力墙的截面薄而长，除了端部纵筋外，沿截面长度方向布置分布钢筋(竖向和水平) 。 2、剪力墙的截面抗剪问题较为突出。这使得剪力墙和柱截面的配筋计算与构造都有所不同。 剪力墙配筋计算内容： 竖向钢筋(竖向分布钢筋和端部钢筋)抗弯，需要进行正截面抗弯承载力计算 水平钢筋抗剪，需要进行斜截面抗剪承载力的计算。 必要时，还要进行抗裂度或裂缝宽度的验算。 楼层间剪力墙有时还应作平面外承载力的验算。,back,剪力墙的两类边缘构件(p.189-191),边缘构件： 约束边缘构件(y)：特殊要求采用，需计算配筋 构造边缘构件(g)：一般要求采用，按构造配筋(满足承载力) 作用：提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙的延性。 类型：暗柱(az)、端柱(dz)、翼墙(yz)、转角墙(jz),设置边缘构件的要求,构造边缘构件施工图实例,角柱(satwe输出),构造边缘构件施工图实例,翼墙,约束边缘构件施工图实例,jz=转角墙；az=暗柱；,约束边缘构件施工图实例-端柱,框架剪力墙结构的基础实例,绿色的为剪力墙 黄色的为柱和承台,此处单独设计基础,墙放在梁上没有另设基础,剪力墙水平钢筋锚固,剪力墙结构体系的工作状态,平面内承载力和刚度很大，平面外承载力和刚度很小。 承受平面外变形时处理方法有： 增加垂直方向剪力墙、扶壁柱、暗柱、插入型钢,back,墙肢的设计,此前已经完成计算、轴压比、剪压比验算。 1、确定截面内力组合设计值(荷载效应s) 强剪弱弯调整(本章) 2、正截面承载力(r=弯矩) 中间部分按构造要求配竖向分布钢筋 按承载力和压弯构件设计端部钢筋 检查端部是否同时满足边缘构件的构造要求 配构造边缘构件的箍筋。 3、斜截面承载力(r=剪力) 4、构造措施,7.2.1 内力设计值选取,控制截面： 墙底截面：弯矩最大，底部加强区(高度截面高度) 尺寸(厚度)改变处截面 材料改变的截面（混凝土强度等级和/或钢筋配筋） 强剪弱弯调整：增加剪力的组合设计值。 强墙弱梁调整：计算前降低连梁刚度。,强剪弱弯调整：增加剪力的组合设计值,乘以放大系数以后，剪力设计值已经增大了。夸大了困难，增加了安全性。 弯矩并没有增大，间接实现了强剪弱弯。,底部加强部位墙肢最不利组合的剪力设计值,底部加强部位墙肢的剪力设计值,墙肢剪力放大系数 (一、二、三、四级分别 为1.6,1.4,1.2,1.0),高规中规定的调幅组合之前,1、框架梁(连续梁)在竖向荷载下的内力调幅（方法(1) 4.6.5节）。 2、框-剪结构中框架的内力调整（方法(1) 5.4.4节）。 3、框-剪结构中框架与剪力墙之间的联系梁的调整（方法(2) 5.4.4节） 4、联肢剪力墙中连梁的调整（方法(1)或(2) 7.3.1节）。 5、强剪弱弯、强柱(墙)弱梁调整(方法(1)在组合以后进行 第6章和第7章),两类调整方法 (1)内力乘以系数(调幅): 内力乘以系数(大于1或小于1) (2)计算中降低杆件刚度(调刚度)：构件刚度小则内力小。,各种调整的分类归纳,1、计算时调整 框架与剪力墙之间的联系梁刚度降低(会降低弯矩设计值) 限制框架承受的剪力不低于底层总剪力的20等(会增加框架内力的设计值可虑实际可能发生的情况，偏于安全) 2、组合前调整 框架梁端弯矩调幅(会降低弯矩设计值) 3、组合以后(截面设计时)调整 强柱(墙)弱梁 强剪弱弯 实际采用的设计值是完成所有调整后的值得到了s,抗震要求的调整组合以后,基本思想：获得内力的组合值以后，再根据强剪弱弯，强柱(墙)弱梁等要求得到调整后的内力设计值用于设计。 剪力墙要求的调整 墙肢按强剪弱弯调整 连梁按强剪弱弯调整 框架要求的调整 强柱弱梁调整 强剪弱弯调整(梁和柱均需要调整),剪力墙的一个