高层剪力墙结构设计

1、剪力墙结构设计剪力墙结构设计7 1.剪力墙结构的延性设计 2.剪力墙墙肢设计 3.剪力墙连梁设计 剪力墙结构内力、位移计算剪力墙结构内力、位移计算7 2.剪力墙墙肢设计 3.剪力墙连梁设计 剪力墙结构的延性设计剪力墙结构的延性设计 剪力墙结构或框剪结构，抗震设计时，要求剪力墙 必须具备足够的延性。要做到这一点，应注意以下几个方 面： 1 1、强墙弱梁、强墙弱梁 连梁塑性铰先于墙肢出现，利用连梁的塑性变形耗散 地震能。 合理设置洞口，使剪力墙由墙肢、连梁构成，形成 多道抗震设防； 合理设计连梁。 合理设计剪力墙配筋，使墙肢具有足够的承载力和延 性。限制墙肢轴压比底部；合理设置边缘构件。二 者是保

2、证剪力墙抗震性能的重要措施。 2 2、强剪弱弯、强剪弱弯 地震力一般会使墙肢底部形成塑性铰，应提高其抗剪 承载力，避免剪切破坏。 3 3、底部加强部位、底部加强部位 抗震设计时，剪力墙底部加强部位的范围，应符合下列规定： 底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起； 取底部两层和墙体总高度1/10的较大值； 当结构计算嵌固部位位于地下一层底板或以下时，底部加强 部位宜延伸至计算嵌固端。 剪力墙结构内力、位移计算剪力墙结构内力、位移计算7 1.剪力墙结构的延性设计 3.剪力墙连梁设计 墙肢设计墙肢设计 一、墙肢的破坏形态一、墙肢的破坏形态 在轴向压力和水平力的作用下，墙肢的破坏形态与实体墙 的破坏形

3、态相同 弯曲破坏弯曲破坏：当 l 2 时，墙肢内力以弯矩为主，容易发生 弯曲破坏，延性较好。 剪跨比是影响剪力墙破坏形态的重要因素，一般用 剪力墙截面上弯矩与剪力的相对大小来表示： w Vh M l l 弯剪破坏弯剪破坏：当 2l 1 时，墙肢内很难避免出现剪切斜 裂缝，设计合理时，可以实现延性尚好的弯剪 破坏。 剪切破坏剪切破坏：当 l 1 时，墙肢内力以剪力为主，一般发生 剪切破坏，延性较差。 二、墙肢的稳定性验算二、墙肢的稳定性验算 剪力墙墙肢的稳定承载力，与其支撑条件有关。工程 中剪力墙墙肢的支撑情况大致有以下几种： 1、剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求： 式中：q作用于墙顶组合的等效竖

4、向均布荷载设计值； Ec剪力墙混凝土的弹性模量； t剪力墙墙肢截面厚度； l0剪力墙墙肢计算长度，按下列规定采用。 2 0 3 10l tE q c 2、剪力墙墙肢计算长度应按下式计算：hl 0 式中：h墙肢所在楼层的层高； b墙肢计算长度系数，按下列规定采用： 单片独立墙肢按两边支撑计算，取b等于1.0; T形、L形、槽形和工字形剪力墙的翼缘，采用三边 支撑板按下式计算： 250 2 1 1 2 . f b h bfT T形、形、L L形、槽形和工字形剪力墙的单侧翼缘截面高度：形、槽形和工字形剪力墙的单侧翼缘截面高度： T T形剪力墙的腹板，也按三边支撑板计算：形剪力墙的腹板，也按三边支撑板

5、计算： 250 2 1 1 2 . w b h 槽形和工字形剪力墙槽形和工字形剪力墙的腹板，按四边支撑板计算：的腹板，按四边支撑板计算： 20 2 3 1 1 2 . w b h 三、墙肢的设计内力调整三、墙肢的设计内力调整 1、墙肢的控制截面 墙肢底截面； 墙肢厚度改变处； 混凝土等级改变处； 配筋改变处。 2、墙肢的设计内力调整 A A、设计弯矩调整：、设计弯矩调整： 除一级剪力墙外，设计弯矩不作调整。 抗震等级为一级的剪力墙： 底部加强部位采用墙肢底截面弯矩组合值 其他部位 截面弯矩组合值1.2 其目的是，如果剪力墙在地震力下出现塑性铰，则应 保证塑性铰出现在墙底，防止其他部位形成薄弱层

6、。 特别注意 避免出现小偏拉墙肢。 小偏拉时墙肢裂通，对抗震不利。 避免出现小偏拉墙肢的方法：调整剪力墙的长度 (8m)剪力墙越长，端部墙肢拉力越大；设计弱连 梁墙肢轴力由连梁剪力产生。 大偏拉墙肢出现时，应加强另一墙肢的弯矩、剪力 设计值1.25。偏拉可能形成通缝，抗剪刚度减 小，使另一墙肢荷载增加。 B B、设计剪力调整：、设计剪力调整： 针对一、二、三级剪力墙底部加强部位，其余不作调整 vww VV 底截面最不利组合的剪力值 1.6，1.4，1.2 9度设防时一级剪力墙尚 应满足 1.1 wua w w M VV M 四、墙肢偏压、偏拉设计四、墙肢偏压、偏拉设计 大小偏压的区分：界限压区

7、高度。 破坏形态与设计方法同柱子，区别仅在于配筋方式不 同。剪力墙配筋有： 端部纵筋； 竖向分布筋。 水平分布筋； 考虑到竖向分布筋直径较小，对承担压力贡献不大，考虑到竖向分布筋直径较小，对承担压力贡献不大， 设计规定：设计规定： 0 0 (1.5 ) sw yww w A fhx h 五、墙肢斜截面设计五、墙肢斜截面设计 墙肢斜截面破坏形态 剪拉破坏剪拉破坏 剪跨比较大且横向钢筋较少时 发生。一条斜裂缝裂通，脆性 斜压破坏斜压破坏剪压比过大。混凝土斜向压碎 剪压破坏剪压破坏 设计情况。出现一条主要的弯 剪（或腹剪）斜裂缝，横筋屈 服、混凝土压碎。 设计措施：设计措施： 防止发生剪拉破坏 配筋

8、必须满足最小配筋率； 防止发生斜压破坏 限制剪力墙截面的最小尺寸； 防止发生剪压破坏 通过计算配置所需的水平钢筋。 六、墙肢构造要求六、墙肢构造要求 1、剪压比限制 无震组合 0 0 0 0.25 1 2.50.2 1 2.50.15 cc w w cc w w RE cc w w RE Vf b h Vf b h Vf b h l l 有震组合 2、轴压比限制按重力荷载代表值计算 墙肢轴压比限制 轴压比一级（9度）一级（7、8度）二、三级 0.40.50.6n 目的:保证塑性铰延性，针对一、二、三级剪力墙底 部加强部位。 3、分布钢筋构造 作用抗弯、抗剪、减少收缩裂缝。 最小配筋率 墙肢的竖

9、向、横向分布筋最小配筋率 抗震等级或部位 最小配筋率 （） 最大间距 （mm） 最小直径 （mm） 最大直径 （mm） 一、二、三级0.25 300 8bw/10四级、非抗震0.20 部分框支剪力墙结构 底部和加强部位 0.30200 特殊部位尚需加强 布置方式 为避免墙表面的温度裂缝，使混凝土 均匀受力，墙肢分布筋不允许采用单 排配筋，应采用双排或多排配筋。 4、边缘构件 1）当剪力墙的轴压比较高时，在水平力作用下，塑 性变形能力差。为改善剪力墙的塑性变形能力，在剪力墙 的两端和洞口边缘设置暗柱、翼柱、端柱、转角柱等，称 作剪力墙的边缘构件。 2）剪力墙边缘构件分为以下两类： 约束边缘构件箍

10、筋配置较多，对暗柱、端柱和翼 柱的混凝土约束较强； 构造边缘构件箍筋配置较少，对混凝土约束较弱。 （如下图示） 3）约束边缘构件设置 当剪力墙底层墙肢底截面的轴压比超过下表的限值 时，在一、二、三级剪力墙底部加强部位及相邻上一层设 置约束边缘构件。 等级或烈度一级（9度）一级（6、7、8）二、三级 轴压比限值0.10.20.3 剪力墙可不设约束边缘构件的最大轴压比 注：墙肢轴压比为重力荷载代表值作用下墙肢承受的轴压力设计值与墙肢的全截 面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。 项目 一级（9度）一级（8度）二、三级 N0.2N0.2N0.3N0.3N0.4N0.4 lc（暗柱）0.20hw

11、 0.25hw0.15hw0.20hw0.15hw0.20hw lc（翼墙或端柱）0.15hw0.20hw0.10hw0.15hw0.10hw0.15hw v0.120.200.120.200.120.20 约束边缘构件沿墙肢的长度lc 及其配箍特征值v 注： 1 N 为墙肢在重力荷载代表值作用下的轴压比，hw 为墙肢的长度； 2 剪力墙的翼墙长度小于其3 倍厚度或端柱截面边长小于2 倍墙厚时，视为无翼墙、无 端柱； 3 lc 为约束边缘构件沿墙肢的长度。对暗柱不应小于墙厚和400mm 的较大值；有翼墙 或端柱时，不应小于翼墙厚度或端柱沿墙肢方向截面高度加300 mm。 配箍特征值按下式计算：

12、 c yv vv f f l l 式中： rv箍筋体积配箍率，可计入箍筋、拉筋以及伸入约束边缘构件且符合下述 条件的水平分布钢筋：在墙端有90弯折、且弯折段的搭接长度不小于10 倍分布 钢筋直径、水平钢筋之间设置足够的拉筋形成复合箍，计入的水平分布钢筋的体 积配箍率不应大于0.3 倍总体积配箍率； fc混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土强度等级低于C35时，应取C35的混 凝土轴心抗压强度设计值； fyv 箍筋、拉筋或水平分布钢筋的抗拉强度设计值。 剪力墙约束边缘构件阴影部分（见下图）的竖向钢筋 除应满足正截面受压（受拉）承载力计算要求外，其配筋 率一、二、三级时分别不应小于1.2、1.0%和1

13、.0%，并 分别不应少于816、616 和614 的钢筋； 约束边缘构件配筋分两个区域： 约束边缘构件内 箍筋或拉筋沿竖向的 间距，一级不宜大于 100mm，二、三级不宜 大于150mm；箍筋沿水 平方向的无支长度不 宜大于300mm，拉筋的 水平间距不应大于竖 向钢筋间距的2倍。 4）构造边缘构件设置 一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比不大于 上表的规定值时，以及四级剪力墙和非抗震设计的剪力墙， 设置构造边缘构件； B级高度高层建筑的剪力墙，宜在约束边缘构件层与 构造边缘构件层之间设置12 层过渡层，过渡层边缘构 件的箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求，但应高于 构造边缘构件的要求

14、剪力墙构造边缘构件的范围宜按下图采用： bw bw 且 400 300 300 300 bw hc bc 剪力墙构造边缘构件的范围 抗震 等级 特一 一 二 三 四 底部加强部位 纵向钢筋最小量 （取较大值） 箍筋、拉筋 最小直径 （mm） 竖向最大间 距（mm） 186 ,012. 0 c A 166 ,010. 0 c A 146 ,008. 0 c A 126 ,005. 0 c A 126 ,005. 0 c A 8 8 8 6 6 100 100 150 150 200 其他部位 纵向钢筋最小量 （取较大值） 箍筋、拉筋 最小直径 （mm） 竖向最大间 距（mm） 166 ,010.

15、 0 c A 146 ,008. 0 c A 126 ,006. 0 c A 126 ,004. 0 c A 126 ,004. 0 c A 8 8 8 6 6 150 150 200 200 200 剪力墙结构内力、位移计算剪力墙结构内力、位移计算7 1.剪力墙结构的延性设计 2.剪力墙墙肢设计 连梁设计连梁设计 一、连梁受力特点及破坏形式一、连梁受力特点及破坏形式 跨高比小，易发生剪切破坏。反复荷载交叉斜裂缝 连梁设计应符合强剪弱弯要求。通过限制连梁名义剪 应力和降低梁端弯矩的措施，推迟剪切破坏的发生。特殊 延性要求（如核心筒体连梁或框筒裙梁）时，可采用交叉 配筋方式。 二、连梁内力调整二

16、、连梁内力调整 1 1、连梁弯矩调整、连梁弯矩调整 方法一：调整连梁刚度 0.5 用调整后的刚度代替实际连梁刚度，进行内力计算。 可以预见：连梁内力变小，同时墙肢轴力也变小。 方法二：组合弯矩调整。 将组合弯矩乘以0.50.8的 系数。为保持力的平衡，应适当 增大其他连梁的设计弯矩。 2 2、连梁剪力调整、连梁剪力调整 针对一、二、三级剪力墙连梁 ()/ lr bvbbbnGb VMMlV 9度抗震设计时，应符合： 1.1()/ lr bbuabuanGb VMMlV 三、连梁截面设计 1、连梁正截面设计对称配筋 0 () bysb Mf A ha 0 1 () bysb RE Mf A ha

17、 2、连梁斜截面设计 无震组合 00 0.7 sv tbbyvb A Vf b hfh s 有震组合 00 00 1 2.50.42 1 2.50.380.9 sv bt b byvb RE sv bt b byvb RE A Vf b hfh s A Vf b hfh s l l 四、连梁构造要求四、连梁构造要求 1 1、剪压比限制、剪压比限制 0 0 0 0.25 1 2.50.2 1 2.50.15 cc b b cc b b RE cc b b RE Vf b h Vf b h Vf b h l l 有震 无震 2 2、配筋、配筋 有纵筋锚 固长度、箍筋 直径及间距、 腰筋设置等。 五、斜交叉配筋连梁五、斜交叉配筋连梁 新西兰坎特伯雷大学P.Paulay教授的试验证实： 斜交叉配筋梁的滞回曲线饱满、稳