剪力墙边缘构件设计解读.ppt

剪力墙边缘构件设计,目录,一、钢筋砼竖向构件的分类标准、剪力墙的 基本特点 二、剪力墙结构中的几个重要概念 三、剪力墙边缘构件设计 四、SATWE软件“剪力墙纵筋输出结果” 及“剪力墙组合配筋”功能介绍 五、剪力墙施工图绘制及注意事项,一、钢筋砼竖向构件的分类标准、剪力墙的基本特点,钢筋砼竖向构件分类： 普通柱：矩形截面，截面高宽比h/b4，抗震设计时宜控制 h/b3； 异形柱：L形、T形和十字形截面，截面各肢的肢高与肢厚比 h/b4； 剪力墙：矩形、L形、T形和十字形截面,截面各肢的肢高与肢厚 比h/b4。 剪力墙属于截面呈片状（截面高度hw远大于截面厚度bw）的偏 心受压或偏心受拉构件，其特点是平面内刚度及承载力大，而平面 外刚度及承载力都很小。结构设计时主要利用其平面内刚度承受墙 身平面内的水平力。,注：剪力墙抗震延性设计的两个主要构造措施 限制墙肢的轴压比； 当底部墙肢轴压比超过一定限值后在墙肢两端设置约束边缘构 件。约束边缘构件内的纵筋可减小墙肢的相对受压区高度，箍筋可有 效约束混凝土，提高混凝土极限应变值，使墙肢在罕遇地震作用下有 较好的塑性变形能力。从抗弯角度，钢筋集中配置在端头还可提高墙 肢截面的内力臂长度。,二、剪力墙结构中的几个重要概念,1短肢剪力墙： 短肢剪力墙是指墙肢截面厚度300，且各肢截面高度与厚度之比的最大 值大于4但不大于8的剪力墙。（短肢剪力墙承担较大轴力和剪力，受力特点 接近异形柱，抗震性能较差，需加强。） 注：“截面厚度300”是指墙的各肢； 当墙肢一侧或两侧与跨高比2.5，且截面高度400的强连梁相 连时，可按整体墙考虑其肢厚比。,*SATWE软件对短肢剪力墙的判别：（通过判断识别，实现对短肢墙轴压比、内力调整控制）,1）墙的各肢截面厚度均300，且各肢截面高度与厚 度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙判断为短肢剪力 墙； 2）对于墙肢数量3（即交汇在同一点的墙肢方向超过 3个）的多肢剪力墙以及Z字形墙的腹板墙肢，无论各肢的 截面高度与厚度之比的最大值是否小于8，均不判断为短肢 剪力墙。（此条与规范不一致，需手工调整该墙内力，可 采取放大地震力简单复核该墙肢）,多肢墙,Z字型墙,2具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构：,在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承受的底部地震 倾覆力矩等于30%50%的结构底部总地震倾覆力矩,此 类剪力墙结构称之为具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。 （这种剪力墙结构的最大适用高度比普通剪力墙结构适当 降低，同时限制不得用于9度区或B级高度建筑）,3有效翼墙、端柱：,剪力墙的翼墙长度小于翼墙厚度的3倍或端柱截面边长小于2倍墙 厚时，属于无效翼墙、无效端柱。（相对于一字形截面墙，有效翼 墙、端柱可提高剪力墙墙肢的稳定性，并分担墙肢的轴压力，从而减 小墙肢的受压区高度即塑性变形区域） 有效翼墙、端柱见：,4底部加强部位：,剪力墙塑性铰出现的区域，即抗震延性设计的重点部位。 抗规6.1.10条、混规11.1.5条及高规7.1.4条、10.2.2条均 对剪力墙底部加强部位的给出了具体规定，大致如下： 1）底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。 2）部分框支剪力墙结构的剪力墙，底部加强部位的高度取框支层加框支层 以上两层的高度和落地剪力墙总高度的1/10二者的较大者。其它结构的剪力 墙，房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙肢总高度 的1/10二者的较大者；房屋高度不大于24m时，底部加强部位可取底部一 层。 3）当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位尚宜向下 延伸到计算嵌固端。 注：抗规6.1.10条文说明中提到，当带有大底盘裙房时，底部加强 部位的高度也可以延伸至裙房以上一层； 高规10.6.3条要求，大底盘塔楼结构中与裙房相连的剪力墙， 从嵌固端至裙房屋面上一层的高度范围内，宜设置约束边缘构件。,三、剪力墙边缘构件设计,1剪力墙边缘构件的设置原则： 高规7.2.14条规定： 一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的 轴压比大于表7.2.14的规定值时，以及部分框支剪力墙结构的剪力 墙，应在底部加强部位及相邻的上一层的设置约束边缘构件；一、 二、三级剪力墙的其他部位以及四级剪力墙和非抗震设计的剪力墙均 应设置构造边缘构件。,注：墙肢“底层轴压比” 对于墙肢在底部加强区范围内截面尺寸，砼强度保持不变时，可理 解为“计算嵌固端所在层的轴压比”； 对于墙肢在底部加强区范围内截面尺寸、砼强度有变化时，可理解为 “底部加强区同一墙肢各层轴压比的最大值”； 对于多肢墙，按各肢墙轴压比分别取用。,2约束边缘构件：,1）约束边缘构件沿墙肢长度Lc、阴影区纵向配筋率、配箍特征值v按下 表：,注：1、翼墙长度小于翼墙厚度3倍时，视为无翼墙剪力墙；端柱截 面边长小于墙厚2倍时，视为无端柱剪力墙；确定约束边缘构件沿墙肢 长度Lc时，应遵守有效翼墙、端柱的定义；确定约束边缘构件阴影区 域时，有效翼墙、端柱的定义不再适用。（注意互为翼墙、相互影响 的概念） 2、表中墙肢轴压比一般可按底部加强区同一墙肢各层轴压 比的最大值取用；（严格意义上讲可按不同楼层不同轴压比进行取 用） 3、表中箍筋或拉筋沿竖向的最大间距要求，对阴影区域和非 阴影区域均适用； 4、箍筋或拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm，且不应大 于竖向钢筋间距的2倍。,2）约束边缘构件的具体配筋要求： 阴影区纵向钢筋间距宜取150mm左右；非阴影区纵向钢筋直径 同剪力墙竖向分布筋，间距一般取150mm（即非阴影区长度：取 150mm的整数倍，且不小于Lc计算值）。 阴影区尽可能采用箍筋，且箍筋的长边不宜大于短边的3倍。当 采用沿周边大套箍形式，大套箍长边尺寸大于短边尺寸3倍时，可在套 箍中部设置1道拉筋，该拉筋同时勾住套箍和纵筋；或将大套箍分解成 两个小套箍，相互搭接1倍纵筋间距，并勾住纵向钢筋。（套箍无支长 度过大时，起不到应有的约束作用） 详见下图：, 非阴影区箍筋及拉筋做法：外围设置封闭箍筋，改箍筋伸入阴 影区1倍纵向钢筋间距，并箍住该纵向钢筋，封闭箍筋内设置拉筋。,3）考虑墙身水平分布筋计入约束边缘构件体积配箍率做法, 计入的水平分布钢筋的体积配箍率不应大于总体积配箍率的 30%；(此条要求是考虑到墙身水平筋同时也是墙肢抗剪受力钢筋) 水平分布钢筋应伸入约束边缘构件阴影区，在墙端有90弯 折后延伸到另一排分布钢筋并勾住其竖向钢筋；（根据此条要求， 水平分布筋长度需增加） 水平分布钢筋的位置（标高）应与约束边缘构件阴影区箍筋 位置（标高）相同。（一般情况，墙身水平筋间距为200mm，如需 满足此条要求，阴影区只能另附加间距200mm的套箍，二者叠加后 阴影区实际的“箍筋”间距为100mm，可能比计算需要大，造成浪费） *结论：采用计入墙身水平分布筋的做法整体节省钢筋量有限，甚至未必省，且施工难度增加，一般不采用。,3构造边缘构件：,1）构造边缘构件的范围按下图阴影部分采用： 抗规6.4.5条：,高规6.4.5条：,2）“一般剪力墙”（连体结构、错层结构以及B级高度高 层建筑以外的剪力墙）构造边缘构件的配筋要求如下表：,3）“非一般剪力墙”（连体结构、错层结构以及B级高度 高层建筑中的剪力墙）构造边缘构件的配筋要求如下： 竖向钢筋最小量应比“一般剪力墙”规定数值提高 0.001Ac； 阴影部分配箍特征值v不宜小于0.1。,4）构造边缘构件的具体配筋要求： 底部加强区及底部加强区以上部位的转角墙构造 边缘构件应尽可能采用箍筋，其它情况可采用外围大套箍 加全部拉筋做法。 当为构造配筋时，纵筋间距一般取200mm，箍 筋或拉筋逐根纵筋设置； 当为计算配筋时，纵筋间距一般取150mm，箍 筋或拉筋间隔1根纵筋设置。,四、SATWE软件“剪力墙纵筋输出结果” 及“剪力墙组合配筋”功能介绍,1“剪力墙纵筋输出结果”及配筋原则： 1）对墙长4倍墙厚时，输出结果为墙一端暗柱的配筋总面积（可均配）； 2）对墙长4倍墙厚时，程序按柱配筋，输出结果为墙端头第一排纵筋的总面积 （不可均配）。,注：SATWE软件对墙长的定义是指PMCAD建模中墙肢两端节点间距 离，不同于通常意义上的墙长。,3）对于L形、T形暗柱，可计入翼缘内钢筋面积，但全截面配筋 值需满足两向墙肢计算值之和。,2“剪力墙组合配筋”功能：,1）默认状态下SATWE软件在计算剪力墙配筋时是针 对每一个直墙段进行的，在多肢墙墙肢交汇点处，程序取 各段墙肢端部配筋之和输出边缘构件配筋值（见下图）。 此方法一般情况下偏于保守，配筋偏大，它未考虑端柱、 翼墙或转角墙的协同作用，忽略了相连墙肢对彼此受力的 贡献，人为地分割成一段段直线墙，且按各段直线墙的最 不利工况进行截面设计。（根据混规9.4.3条，墙肢截 面设计时可计入翼缘的有利影响）,2）“剪力墙组合配筋”是针对剪力墙上述不合理配筋提出的一种解决 方案。它是基于平截面假定的双偏压配筋计算方法，程序参照了混 凝土异型柱结构技术规程的相关算法。该菜单的基本操作方法详见 2010版SATWE说明书。 注：SATWE软件提供“剪力墙组合配筋”方法，并非是对所有剪力墙都 采用这个方法配筋，一般只是在使用默认直段墙方法计算得到的配筋 较大或配筋异常时采用该方法重新修改验算，以得到更加经济合理的 配筋结果。此外，“剪力墙组合配筋”方法也不适用于较长墙肢。（墙肢 太长时变形不符合平截面假定，一般控制在8m以内）,五、剪力墙施工图绘制及注意事项,1剪力墙边缘构件在墙柱平面图中表示，并配以暗柱 配筋详图列表。如设置约束边缘构件， 其相应的非阴影区 域应在平面图中示出，并配以非阴影区域的通用做法详 图。 2. 暗柱编号应按图集11G101-1要求区分约束暗柱 YBZ*和GBZ*。注意11G101-1图集给出拉筋的做法 有3种，需设计指明，一般应选择同时勾住纵筋和箍筋的做 法。,3. 短肢剪力墙除按正常要求设置边缘构件外，全截面竖 向钢筋的配筋率尚应满足底部加强区1.2%（一、二 级）、1.0%（三、四级）；其它部位1.0%（一、二 级）、0.8%（三、四级）。,4. 当墙肢的截面高度与厚度之比3（多层建筑）、4 （高层建筑）时，应按框架柱的要求进行设计，具体为： 纵筋满足框架柱的单侧、全截面配筋率要求；箍筋直 径、间距满足框架柱加密区和非加密区要求；当为短柱 时，箍筋应全高加密，且体积配箍率不小于1.2%；框 架柱的抗震等级可取同剪力墙。（详见抗规6.4.6条、 高规7.1.7条） 5. 当墙肢端头设有端柱时，端柱的纵向钢筋配筋率、箍 筋直径和间距应满足框架柱的相应要求。,6. 当暗柱之间的净距不大于400mm时，两端暗柱与中间墙体宜合并整体 表示，以暗柱箍筋代替墙身水平分布筋，此时箍筋直径不应小于相应墙身水 平筋直径。但需注意以下几点： 对约束边缘构件不赞成简单采用此做法，考虑到墙身水平筋是墙肢抗剪 受力钢筋，而暗柱内箍筋的作用是有效约束砼，二者无法相互替代，且与规范 要求的“计入水平分布钢筋的体积配箍率不应大于总体积配箍率的30%”相悖。 这种情况下，建议加大外围套箍直径。实际操作可在计算阴影区体积配箍率 时，外围套箍的长向肢仅计入1根，另1根用于墙身抗剪，实际配筋时外围套 箍直径按二者较大值取用。 对与约束边缘构件竖向连通的构造边缘构件，如其所属墙肢相对于下层 截面尺寸变化，刚度突变，导致墙肢轴压比0.3时，也宜加强外围套箍。 当上述两种情况已属于第4条提及的短柱情况时，按第4条要求确定箍筋 配置，可不再考虑箍筋与水平筋相互替代的不利影响。,7. 当平面外有梁搁置在墙肢中部时，该搁置点处应设置暗柱。按下 述两种情况： 梁与墙铰接时，暗柱截面、配筋可套用一字形构造边缘构件要 求；, 梁与墙刚接时，暗柱的截面高度可取墙的厚度，暗柱截面宽度可 取梁宽加2倍墙厚；暗柱内纵筋配筋率按下表，并按梁端计算弯矩复核 暗柱纵筋；暗柱的箍筋直径不小于8mm（一、二、三级）、6mm(四 级)；箍筋间距不大于150mm（一、二、三级）、200mm(四级)。,8.对十字形剪力墙，可按两片剪力墙分别在各自端部设置边缘构 件，交叉部位按构造边缘构件设置。,9.对于地下室墙肢边缘构件的设计，可按以下两种情况区别对待： 上部结构嵌固在地下室顶板时，地面一层所有暗柱向下延伸一 层，当地下室墙肢变厚时，暗柱截面厚度相应加厚，长度和配筋可不 变；地下室新增的墙体，可设置构造边缘构件；当存在地下二、三层 时，地下一层暗柱纵筋保持不变延伸至基础，箍筋按构造边缘构件设 置； 上部结构嵌固在基础顶面时，地面一层所有暗柱均需延伸至基础 顶面，当地下室墙肢变厚时，暗柱尺寸应