6 高层剪力墙结构设计ppt课件

1、6 高层剪力墙构造设计高层剪力墙构造设计16.1 构造布置构造布置n剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；2n剪力墙墙肢截面宜简单、规那么、剪力墙的竖向刚度应均匀，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，构成明确的墙肢和连梁； n为了防止剪力墙脆性破坏，较长的剪力墙宜开设洞口，将其分生长度较均匀的假设干墙段，墙段之间宜采用弱梁衔接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8m； 3 剪跨比： 表示截面上弯矩与剪力的相对大小，是影响剪力墙破坏形状的重要要素。wVhM 弯曲破坏: 时，高墙H/hw23，以弯矩作用为主，容易实现弯曲破坏，延性较好。2wVhM4 弯剪破坏:

2、,中高墙H/hw=12，很难防止出现剪切斜裂痕，视设计措施能否得当而能够弯坏，也能够剪坏，按照强剪弱弯合理设计，也能够实现延性尚好的弯剪破坏。 剪切破坏: 的剪力墙，矮墙H/hw1 滑移破坏：实践工程中，滑移破坏很少见，能够出现的位置是施工缝截面。12wVhM1wVhM5n剪力墙宜自下到上延续布置，防止刚度突变； 6n应控制剪力墙平面外的弯矩，以保证剪力墙平面外的稳定性；n 1沿梁轴方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该墙肢平面外弯矩；n 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；n 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；n 4必要时，剪力墙

3、内可设置型钢。n不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。76.2 剪力墙的类型剪力墙的类型1整截面墙整截面墙不开洞或开洞面积不大于不开洞或开洞面积不大于15%的整截面剪力墙的整截面剪力墙受力特点：整体悬臂墙，弯矩图既不突变也无反弯受力特点：整体悬臂墙，弯矩图既不突变也无反弯点。点。变形特点：弯曲型变形变形特点：弯曲型变形82整体小开口墙整体小开口墙 开洞面积大于开洞面积大于15%但仍较小的墙但仍较小的墙 受力特点：弯矩图在连系梁处发生突变，但在整受力特点：弯矩图在连系梁处发生突变，但在整个墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯个墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯点。点。 变形特点：以弯

4、曲型为主变形特点：以弯曲型为主93双肢墙及多肢墙双肢墙及多肢墙开洞较大、洞口成列布置的墙开洞较大、洞口成列布置的墙受力特点：与整体小开口墙类似受力特点：与整体小开口墙类似变形特点：以弯曲型为主变形特点：以弯曲型为主104壁式框架壁式框架 开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙的墙 受力特点：弯矩图在楼层处有突变，在大多数楼受力特点：弯矩图在楼层处有突变，在大多数楼层中都出现反弯点层中都出现反弯点 变形特点：以剪切型为主变形特点：以剪切型为主116.3 计算假定及荷载分配计算假定及荷载分配1计算根本假定计算根本假定 1一片剪力墙可以抵抗在本身平面

5、内的侧向力，一片剪力墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略。而在平面外的刚度很小，可以忽略。 2楼板在其本身平面内刚度无限大，楼板平面楼板在其本身平面内刚度无限大，楼板平面外刚度很小，可以忽略。外刚度很小，可以忽略。122竖向荷载分配竖向荷载分配按每片墙的承荷面积计算它的荷载。按每片墙的承荷面积计算它的荷载。3程度荷载分配程度荷载分配总程度荷载按各片剪力墙刚度分配到每片墙，然总程度荷载按各片剪力墙刚度分配到每片墙，然后分片计算剪力墙的内力。后分片计算剪力墙的内力。式中，式中，Vpi第第i层总剪力层总剪力 EcIeqj第第j片墙的等效抗弯刚度。片墙的等效抗弯刚度。ijji

6、jVIEIEVpeqceqc136.4 整体墙近似计算方法整体墙近似计算方法式中，截面的正应力； 截面的剪应力； M截面的弯矩； V截面的剪力； I截面惯性矩； S截面的静矩； b截面宽度； y截面重心到所求正应力点的间隔。MVqIMyIbVS14式中，V0底部截面总剪力； G混凝土的剪切模量，G=0.4E Aq小洞口整体墙折算截面面积； A墙截面毛面积； Ad墙面洞口立面面积； A0墙立面总墙面面积； Iq等效惯性矩； Ij剪力墙沿竖向各段的惯性矩，有洞口时扣除洞口的影响； hj各段相应的高度；顶部集中荷载均布荷载倒三角形分布荷载q2qq30q2qq30q2qq303131418164. 3

7、16011GAHEIEIHVGAHEIEIHVGAHEIEIHVAAAA0dq25. 11jjjhhIIq156.5 延续化方法计算联肢剪力墙延续化方法计算联肢剪力墙对于联肢墙，延续化方法是一种相对比较准确的手算方法，而且经过延续化方法可以清楚地了解剪力墙受力和变形的一些规律。延续化方法把连梁看做分散在整个高度上的延续连杆。 问题：为什么可以采用延续化方法计算联肢剪力墙？161根本假定根本假定 1连梁的反弯点在跨中，连梁的作用可以用沿高度均匀分布的延续弹性薄片替代连梁延续化假定；1122bbb11221122( x )( x )a构造尺寸； (b) 计算简图； (c) 根本体系17 2忽略连梁

8、轴向变形，即假定两墙肢程度位移完全一样，同一标高处，两肢墙的转角和曲率相等。 3层高h和惯性矩I1、I2、Ib及面积A1、A2、Ab等参数，沿高度均为常数。182方程的建立方程的建立在连梁的反弯点处切开，双肢墙变成两个静定的悬臂墙，切口处的轴力(x)和剪应力(x)是未知力，由切点处的相对位移为零的变形协调条件，可得沿剪应力(x)方向的变形延续条件的表达式： 0321xxx1(x)由墙肢的弯曲和剪切变形产生的竖向相对位移；1 m2 m1( x )( x )1 v2 v(a)弯曲变形 (b) 剪切变形192(x)由墙肢的轴向变形产生的竖向相对位移；(x)(x)23(x)由连梁的弯曲和剪切变形产生的

9、竖向相对位移。3(x)h(x)hbAb问题：切口处的轴力(x)为什么不列变形延续方程？20在x处作截面截断双肢墙，由平衡条件有: xcNMMM2p21Pwq(x)(x)NNV1M1M2V2213联肢墙的内力计算联肢墙的内力计算一、连梁的剪力和弯矩由以上两式，可得连梁中点处的剪应力(x)，计算j层连梁内力，用该连梁中点处的剪应力乘以层高得剪力近似于层高范围内积分，剪力乘连梁净跨度的1/2得连梁根部的弯矩： hxVjbaVMjjbb (x)VbMb22二、墙肢的弯矩和剪力 墙肢的总弯矩和总剪力：njsjjmMMspjjVVp 式中，Mpj，Vpj第j层由于外荷载产生的弯矩和剪力。 ms第s层si的

10、总约束弯矩：jiiMIIM2111jiiMIIM2122jiiVIIV2111jiiVIIV2122 iI式中, 是墙肢思索剪切变形后的折算惯性矩：2 , 11212ihGAEIIIiiii234联肢墙计算结果讨论联肢墙计算结果讨论一、整体系数siiiisiiacIIThH132b116式中，s联肢墙洞口列数，s+1即为墙肢数； ai，ci2ai，2ci分别为第i个洞口的净宽及相邻墙肢重心到重心的间隔； T轴向变形影响参数； iIb第i列连梁的惯性矩。24 值小，阐明洞口很大，连梁的刚度相对很小，墙肢的刚度又相对较大，连梁的约束作用很弱，程度力作用下，双肢墙转化为由连梁铰结的两根悬臂墙。 当洞

11、口很小，连梁的刚度很大，墙肢的刚度又相对较小时，值较大。连梁的约束作用很强，墙的整体性很好，双肢墙转化为整体悬臂墙。这时，墙肢中的轴力抵抗了程度荷载产生的弯矩的大部分，墙肢中的部分弯矩较小。 25 当值介于上述两种情况之间时，墙肢截面上的实践正应力，可以看作是由两部分弯曲应力组成，其中一部分是作为整体悬臂墙作用产生的弯曲正应力，另一部分是作用独立悬臂墙作用产生的部分弯曲正应力。 iiiiIIMkIIkMMpp1IyAkMNiiip 整 体 弯 曲 应 力局 部 弯 曲 应 力26二、联肢墙侧移和内力分布联肢墙的侧移曲线呈弯曲型，整体系数越大，墙的抗侧刚度越大，侧移减小；连梁最大剪力在中部某个高

12、度，向上、下都逐渐减小。整体系数越大，剪力增大，最大剪力位置越接近底截面。由于墙肢轴力是该截面上一切连梁剪力之和，整体系数越大，墙肢轴力增大。整体系数越大，墙肢弯矩越小。27三、墙肢剪切变形和轴向变形的影响 20层联肢墙分三种情况按延续化方法计算得到的内力和位移比较图。第一种：思索弯曲、轴向、剪切变形第二种：思索弯曲、轴向变形第三种：仅思索弯曲变形第一种和第二种计算结果对比发现，不思索剪切变形，误差不大，不超越10%。从第一种和第三种计算结果对比发现，不思索轴向变形的影响误差较大。 28忽略轴向变形对内力和位移产生的误差忽略轴向变形对内力和位移产生的误差误差 层数10152030内力（1015

13、）%20%（2030）%50%位移偏小30%偏小50%偏小200%偏小400%以上 层数愈多，轴向变形的影响越大。：对50m以上或高宽比大于4的构造，宜思索墙肢在程度荷载作用下的轴向变形对内力和位移的影响。 296.6 壁式框架的计算壁式框架的计算壁式框架可看作框架类，但和普通框架有点不同： (1) 壁式框架带刚域； (2) 壁式框架杆件截面较宽，剪切变形的影响不宜忽略。 因此，对带刚域的杆件思索剪切变形后的D值和反弯点高度进展修正后，可用D值法计算壁式框架。30ilEI16ilEI16212GAlEIi上图是等截面杆思索剪切变形后的刚度系数，图中杆两端都有单位转角时的杆端弯矩为 ,i思索剪切

14、变形影响后的附加系数，31baballba1 iilbaEIbalEImm11611162 1 2 2 1杆端弯矩: 12段的杆端剪力 :ilbaEIlmmVV111223 1 2 2 1 1 2 2 132再由刚性边段的平衡条件，可求出12梁端的弯矩，即梁端约束弯矩系数为: icbalbaEIalVmmi611163 2 1 2 112 611163 1 2 1 221icbalabEIblVmmi 61111232112ccibalabEImmmi336.7 剪力墙设计剪力墙设计1开洞剪力墙的破坏形状开洞剪力墙的破坏形状 连梁的刚度及抗弯承载力大连梁的刚度及抗弯承载力大大小于墙肢的刚度和抗

15、弯承载大小于墙肢的刚度和抗弯承载力，且连梁具有足够的延性时，力，且连梁具有足够的延性时，塑性铰先在连梁端部出现，待塑性铰先在连梁端部出现，待墙肢底部出现塑性铰后，才干墙肢底部出现塑性铰后，才干构成图示机构破坏。构成图示机构破坏。 34当连梁的刚度及承载力很大时，连梁不会屈服，这时开洞墙与整体悬臂墙类似，底层出现塑性铰破坏。只需墙肢不过早剪坏，这种破坏依然属于有延性的弯曲破坏。 当连梁的抗剪承载力很小、首先剪切破坏时，会使墙肢失去约束而构成单独墙。只需墙肢塑性铰具有延性，这种破坏也属于延性的弯曲破坏。 35当连梁刚度和屈服弯矩较大时，墙肢出现剪切破坏，是一种脆性破坏。 362延性剪力墙设计原那么

16、延性剪力墙设计原那么1强墙弱梁强墙弱梁2强剪弱弯强剪弱弯3限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件4加强重点部位加强重点部位5连梁特殊措施连梁特殊措施372控制截面控制截面n墙底截面;n墙厚改动处；n墙混凝土强度改动处；n墙配筋量改动处383剪力墙正截面承载力计算剪力墙正截面承载力计算根本假定：(1) 截面变形符合平截面假定；(2) 不思索受拉混凝土的作用；(3) 受压区混凝土的应力图用等效矩形应力图交换，应力到达1fc；(4) 墙肢端部的纵向受拉、受压钢筋屈服；(5) 从受压区边缘算起1.5x范围以外的受拉竖向分布钢筋屈服并参与受力计算。391 .2倍 组 合 弯

17、 矩组 合 弯 矩 图底 截 面 组 合 弯 矩底部加强部位及其上一层弯矩设计值的取值： 一级抗震等级的剪力墙，应控制塑性铰出现部位，对一级抗震等级的剪力墙的设计弯矩包络线作了近似的规定： 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; 其他部位可按墙肢组合弯矩计算值的1.2倍采用。40 0NcswssysNNAfAN 0Mcswsw0ysww002MMahfAhheN 414剪力墙斜截面承载力计算剪力墙斜截面承载力计算1剪切破坏形状 1剪拉破坏 2剪压破坏 3斜压破坏 4剪切滑移破坏 422剪力设计值的的调整 一、二、三级抗震等级剪力墙底部加强部位都可用调整系数增大其剪力设计值，四级

18、抗震等级及无地震作用组合时可不调整。wVWVV式中，V思索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； Vw思索地震作用组合的剪力墙墙肢加强部位截面的剪力计算值； vw剪力增大系数，一级1.6，二级1.4，三级1.2433受剪承载力计算方法 经过构造措施防止发生剪拉破坏或斜压破坏，经过计算确定墙中程度钢筋截面面积，防止发生剪压破坏。 1偏压剪力墙斜截面受剪承载力计算公式 无地震作用组合时：w0shyhww0wtA13. 05 . 05 . 01hsAfANhbfV有地震作用组合时：w0shyhww0wtRE8 . 0A1 . 04 . 05 . 011hsAfANhbfV式中，N剪

19、力墙的轴向压力设计值，抗震设计时，应思索地震作用效应组合；当N大于0.2fcbwhw时，应取0.2fcbwhw； A剪力墙截面面积； AwT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，取1.5；当大于2.2取2.2；当计算截面与墙底之间的间隔小于0.5hw0时，按距墙底0.5hw0处的弯矩值与剪力值计算； s剪力墙程度分布钢筋的间距。442偏拉剪力墙斜截面受剪承载力计算公式无地震作用组合时上式右端的计算值小于 时，取等于 。有地震作用组合时上式右端方括号内的计算值小于 时，取等于 。 w0shyhhsAfw0shyhww0wtA13. 05 .

20、 05 . 01hsAfANhbfVw0shyhhsAfw0shyhww0wtRE8 . 0A1 . 04 . 05 . 011hsAfANhbfVw0shyh8 . 0hsAfw0shyh8 . 0hsAf453程度施工缝处受剪承载力验算方法当N为轴向压力时当N为轴向拉力时式中，Vwj程度施工缝处的剪力设计值； N程度施工缝处思索地震作用组合的轴向力设计值； As剪力墙程度施工缝处全部竖向钢筋的截面面积包括腹板内的竖向分布钢筋、附加竖向插筋以及端部暗柱和翼柱内竖向钢筋的截面面积。NAfV8 . 06 . 01syRENAfV8 . 06 . 01syRE466墙肢构造要求墙肢构造要求1混凝土

21、强度等级不低于C202最小截面尺寸墙肢的截面尺寸应满足承载力的要求，最小墙厚要求和剪压比限值的要求。3分布钢筋 墙肢应配置竖向和横向分布钢筋，分布钢筋的作用：抗剪、抗弯、减少收缩裂痕。4轴压比限值 与柱一样，轴压比是影响墙肢抗震性能的主要要素之一，轴压比大于一定值后，延性很小或没有延性。5边缘构件 剪力墙截面两端设置边缘构件是提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善剪力墙延性的重要措施。6钢筋衔接476.8 连梁设计连梁设计1连梁的破坏形状连梁的破坏形状1弯曲破坏弯曲破坏连梁跨高比较大时，连梁以受弯为主，梁端能够出现塑性连梁跨高比较大时，连梁以受弯为主，梁端能够出现塑性铰，最后弯曲破坏。铰，最后弯曲

22、破坏。2剪切破坏剪切破坏 连梁跨高比不大连梁跨高比不大lb/hb2，除梁端容易出现斜裂痕，当，除梁端容易出现斜裂痕，当抗剪才干缺乏或截面剪应力过大时，出现剪切破坏，也能抗剪才干缺乏或截面剪应力过大时，出现剪切破坏，也能够是弯曲屈服以后的剪切破坏。够是弯曲屈服以后的剪切破坏。482连梁受力和变形特点连梁受力和变形特点n受力特点：受力特点：n 剪力墙中的连梁通常跨度较小而梁高较大，连梁跨高比剪力墙中的连梁通常跨度较小而梁高较大，连梁跨高比能够小于能够小于2.5，有时接近，有时接近1。连梁在竖向荷载作用下产生的。连梁在竖向荷载作用下产生的弯矩与剪力不大，在程度荷载下它与墙肢相互作用产生的弯矩与剪力不

23、大，在程度荷载下它与墙肢相互作用产生的约束弯矩与剪力较大，约束弯矩和剪力在梁两端方向相反。约束弯矩与剪力较大，约束弯矩和剪力在梁两端方向相反。n变形特点：变形特点：n反弯作用使梁产生很大剪切变形，对剪应力非常敏感，反弯作用使梁产生很大剪切变形，对剪应力非常敏感，容易出现斜裂痕。容易出现斜裂痕。n 反复荷载作用下易构成交叉裂痕，使混凝土酥裂，导致反复荷载作用下易构成交叉裂痕，使混凝土酥裂，导致剪切破坏，延性较差。剪切破坏，延性较差。493连梁内力设计值连梁内力设计值设计连梁的特殊要求：在小震和风荷载作用的正常运用形状下，联络墙肢、且加大剪力墙刚度，接受弯矩和剪力，不能出裂痕；在中震下首先出现弯曲屈服，耗散地震能量；在大震作用下，能够、也允许它剪切破坏。501弯矩设计值弯矩设计值小震作用下的内力和位移计算时，经过折减连梁的小震作用下的内力和位移计算时，经过折减连梁的刚度，使连梁的弯矩、剪力值减小。设防烈度为刚度，使连梁的弯