高层建筑结构教学__钢筋混凝土剪力墙设计20150604

1、会计学1高层建筑结构教学高层建筑结构教学_钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙设计设计20150604第1页/共115页第2页/共115页7.1第3页/共115页7.1第4页/共115页7.1第5页/共115页7.1第6页/共115页第7页/共115页7.1第8页/共115页7.1第9页/共115页7.1第10页/共115页7.1第11页/共115页第12页/共115页7.1第13页/共115页7.1第14页/共115页第15页/共115页7.2一、内力设计值一、内力设计值第16页/共115页第17页/共115页第18页/共115页第19页/共115页VWWVVW1.1wauwMVVMvw第20页

2、/共115页wvwVV第21页/共115页第22页/共115页第23页/共115页第24页/共115页ahhww0第25页/共115页第26页/共115页第27页/共115页第28页/共115页7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第29页/共115页 由图，根据由图，根据N=0N=0和和M=0M=0两个平衡条件，建立方程。两个平衡条件，建立方程。、，A As s=A=As s 由由N=0N=0得：得：).(xhhAfxbfNwwswywwc51001整理得整理得0151wswywwcswywhAfbfAfNx.7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第3

3、0页/共115页由图，根据由图，根据M=0M=0，对受压区中心取矩，得：，对受压区中心取矩，得：) ()()(.(ahAfxhNxhxhhAfMwsywwwwswyw00000224251忽略式中忽略式中x x2 2项，化简后得：项，化简后得：) ()(ahAfAfNhxhAfMwsyswywwwswyw0001127.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第31页/共115页令：令：)(swywwwswywswAfNhxhAfM11200) (ahAfMwsy00则：则：0MMMsw截面承载力验算要求：截面承载力验算要求：0MMMsw7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏

4、心受压承载力计算第32页/共115页工程设计时工程设计时：给定竖向分布钢给定竖向分布钢筋的截面面积筋的截面面积Asw计算计算x值值求出求出Msw计算端部钢计算端部钢筋面积筋面积As由：由：0151wswywwcswywhAfbfAfNx.将将x代入：代入：)(swywwwswywswAfNhxhAfM11200) (ahfMMAwysws0根据：根据：7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第33页/共115页).(xhfhAAfAfxbfNwywwswsysywc51001) () () () )(.(acNahAfaxxbfaxhxhhAfMwsywcwwwswyw010

5、00243251第34页/共115页，由，由M=0M=0 ，对受压钢筋重心取矩，得：，对受压钢筋重心取矩，得：)() ( )()(.(achNahAfxhxbfaxhxhhAfMwwsywwcwwwswyw00010002432517.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第35页/共115页工程设计时工程设计时：计算计算x值值计算端部钢计算端部钢筋面积筋面积As给定给定Asw，并给，并给定一端的端部钢定一端的端部钢筋面积筋面积As或或As由：由：)() ( )()(.(achNahAfxhxbfaxhxhhAfMwwsywwcwwwswyw0001000243251) ()

6、() () )(.(acNahAfaxxbfaxhxhhAfMwsywcwwwswyw01000243251或或).(xhfhAAfAfxbfNwywwswsysywc51001将将x代入：代入：7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第36页/共115页 当墙肢截面为当墙肢截面为T形或形或I形时，可参考形时，可参考T形或形或I形形截面柱的偏心受压承载力的计算方法计算配筋。计截面柱的偏心受压承载力的计算方法计算配筋。计算时，首先要判断中和轴的位置，然后计算钢筋的算时，首先要判断中和轴的位置，然后计算钢筋的面积。面积。 7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算

7、第37页/共115页第38页/共115页第39页/共115页7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第40页/共115页由图由图，根据，根据N=0N=0和和M=0M=0两个平衡条件，建立基本方程。两个平衡条件，建立基本方程。aheeeahAfxhxbfeNAAfxbfNwawsywwcsssywc2200011:) ( )(其中7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第41页/共115页 采用采用HPB235级和级和HRB335级热轧钢筋时，截面相对受压级热轧钢筋时，截面相对受压区高度区高度值可用下述近似计算公式：值可用下述近似计算公式：bwwcwbwwcw

8、wcbhbfahhbfNehbfN0102010180430) )(.(.由基本计算公式可得：由基本计算公式可得：) ().(ahfhbfeNAAwywwcss02015017.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第42页/共115页先按端部构造配筋要求给定先按端部构造配筋要求给定As，然后由下式，然后由下式bwwcwbwwcwwcbhbfahhbfNehbfN0102010180430) )(.(.) ( )(ahAfxhxbfeNwsywwc0012求解求解和和As。7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第43页/共115页 如果如果 ，即全截面受压，

9、取，即全截面受压，取x=hw ，则，则As 可由下式计算得到：可由下式计算得到： 0wwhh) ()(ahfhhhbfeNAwywwwwcs0012 7.2二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算第44页/共115页7.2三、墙肢三、墙肢承载力计算承载力计算第45页/共115页墙肢大偏心受拉截面应力分布图墙肢大偏心受拉截面应力分布图7.2三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算第46页/共115页xhAfxbfAfNwswywwcswyw0151.101.5ywswywswcwwfANxfAf bh第47页/共115页 与大偏压承载力公式类似，根据与大偏压承载力公式类似

10、，根据M=0M=0，对受压区中心，对受压区中心取矩，得：取矩，得：) ()()(.(ahAfxhNxhxhhAfMwsywwwwswyw00000224251忽略式中忽略式中x x2 2项，化简后得：项，化简后得：) ()(ahAfAfNhxhAfMwsyswywwwswyw0001127.2三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算第48页/共115页令：令：)(swywwwswywswAfNhxhAfM11200) (ahAfMwsy00则：则：0MMMsw 与大偏心受压相同，在先给定竖向分布钢筋面积与大偏心受压相同，在先给定竖向分布钢筋面积Asw，为，为保证截面有受压区，即要求

11、保证截面有受压区，即要求x0，即要求竖向分布钢筋面积，即要求竖向分布钢筋面积应符合下式：应符合下式：ywswfNA 7.2三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算第49页/共115页) (0ahfMMAwyswsahNMw2第50页/共115页。抗震设计时，承载力计算公式应除以承载力抗震调整。抗震设计时，承载力计算公式应除以承载力抗震调整系数系数 ，偏心受压、受拉时，偏心受压、受拉时 都取都取0.85。注意，在计算。注意，在计算受压区高度受压区高度x和计算分布钢筋抵抗矩和计算分布钢筋抵抗矩Msw的公式中，的公式中，N要乘以要乘以 。RERERE7.2三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙

12、肢偏心受拉承载力计算第51页/共115页 墙肢墙肢( (实体墙实体墙) )的斜截面剪切破坏大致可以归纳为三种的斜截面剪切破坏大致可以归纳为三种破坏形态：破坏形态： (1)(1)、剪拉破坏、剪拉破坏 (2)(2)、斜压破坏、斜压破坏 (3)(3)、剪压破坏、剪压破坏 7.2四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算第52页/共115页第53页/共115页 斜裂缝将墙肢分割为许多斜的受压柱体，混凝土被压斜裂缝将墙肢分割为许多斜的受压柱体，混凝土被压碎而破坏。斜压破坏发生在截面尺寸小、剪压比过大的墙碎而破坏。斜压破坏发生在截面尺寸小、剪压比过大的墙肢。肢。(2)(2)、斜压破坏。、斜压

13、破坏。7.2四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算第54页/共115页第55页/共115页 墙肢斜截面受剪承载力计算公式主要建立在剪压破坏的墙肢斜截面受剪承载力计算公式主要建立在剪压破坏的基础上。基础上。 ；轴向拉力对抗剪不利，降低受剪承载力。；轴向拉力对抗剪不利，降低受剪承载力。 7.2四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算第56页/共115页第57页/共115页偏心受压墙肢的受剪承载力计算公式为偏心受压墙肢的受剪承载力计算公式为: :无地震作用组合时（持久、短暂设计状况）：无地震作用组合时（持久、短暂设计状况）：0013050501wshyhwwwths

14、AfAANhbfV).(.008010405011wshyhwwwtREhsAfAANhbfV.).(.有地震作用组合时：有地震作用组合时：7.2四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算第58页/共115页 大偏心受拉时，墙肢截面还有部分受压区，混凝土仍大偏心受拉时，墙肢截面还有部分受压区，混凝土仍可以抗剪，但轴向拉力对抗剪不利。验算公式为：可以抗剪，但轴向拉力对抗剪不利。验算公式为：无地震作用组合时：无地震作用组合时：0013050501wshyhwwwthsAfAANhbfV).(.008010405011wshyhwwwtREhsAfAANhbfV.).(.有地震作用组合

15、时：有地震作用组合时：7.2四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算第59页/共115页7.2五、墙肢构造要求五、墙肢构造要求第60页/共115页 剪力墙结构混凝土强度等级；筒体结构核心筒的混凝土强度等级。抗震设计时，剪力墙的混凝土强度等级。第61页/共115页第62页/共115页 无地震作用组合时 00.25wccwwVf b h有地震作用组合时剪跨比大于2.5时 010.20wccwwREVf b h剪跨比不大于2.5时 010.15wccwwREVf b h 剪压比过大时，将过早出现斜裂缝，增加横向钢筋不能提高其受剪承载力，很可能在横向钢筋未屈服的情况下，墙肢混凝土发生斜

16、压破坏，因此，限制剪压比。(B) 最小截面尺寸第63页/共115页 高层建筑剪力墙中竖向和水平分布钢筋，不应采用单排钢筋。当剪力墙截面厚度bw不大于400mm时，可采用；当bw大于400mm，但不大于700mm时，宜采用；当bw大于700mm时，宜采用。各排分布筋之间的拉接筋间距不应大于600mm，直径不应小于，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。/()/()swswwshshwAb sAb s；第64页/共115页(C) 分布钢筋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，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

17、均不应小于0.20%；(2) 一般剪力墙竖向和水平分布均不应大于300mm；分布钢筋直径均不应小于8mm。第65页/共115页 轴压比是影响墙肢抗震性能的主要因素之一。一般情况下，剪力墙底部是最有可能屈服、形成塑性铰的部位。 抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下的墙肢轴压比不宜超过表中限值。轴压比一级(9度)一级(6、7、8度)二、三级N/(fcA)第66页/共115页 剪力墙截面两端设置边缘构件是 边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙，对混凝土约束较强，因而混凝土有较大的变形能力；的箍筋较小，对混凝

18、土约束程度较差。第67页/共115页第68页/共115页第69页/共115页第70页/共115页(1) 约束边缘构件沿墙肢方向的长度lc和箍筋配箍特征值v宜符合表要求。体积配箍率v按下式计算：cvvyvff式中，v为约束边缘构件配箍特征值；fc为混凝土轴心抗压强度设计值；fyv为箍筋或拉筋的抗拉强度设计值。第71页/共115页第72页/共115页剪力墙构造边缘构件的设计宜符合下列要求：和计算纵向钢筋用量的截面面积Ac宜取图中的阴影部分；第73页/共115页(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应符合表的规定，箍筋的无支长度不宜大于300m

19、m，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；第74页/共115页第75页/共115页，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；其他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；抗震设计时，不应小于1.2laE。第76页/共115页(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，宜符合本规程第6.5节的有关规定。第77页/共115页第78页/共115页第79页/共115页第80页/共115页第81页/共115页第82页/共11

20、5页第83页/共115页第84页/共115页第85页/共115页第86页/共115页 ，住宅、旅馆剪力墙结构的连梁的跨，住宅、旅馆剪力墙结构的连梁的跨高比往往小于高比往往小于 2.02.0，甚至不大于，甚至不大于1.01.0，在侧向力作用下，连，在侧向力作用下，连梁比较容易出现剪切斜裂缝，见图梁比较容易出现剪切斜裂缝，见图7.3前前 言言第87页/共115页第88页/共115页 按照延性剪力墙强墙弱梁要求，连梁屈服应先于墙肢按照延性剪力墙强墙弱梁要求，连梁屈服应先于墙肢屈服，即连梁首先形成塑性铰耗散地震能量；连梁应当强屈服，即连梁首先形成塑性铰耗散地震能量；连梁应当强剪弱弯，避免剪切破坏。剪弱

21、弯，避免剪切破坏。 7.3前前 言言第89页/共115页 由于连梁跨高比小，很难避免斜裂缝及剪切破坏，必须采由于连梁跨高比小，很难避免斜裂缝及剪切破坏，必须采取限制连梁名义剪应力等措施推迟连梁的剪切破坏。对于延性取限制连梁名义剪应力等措施推迟连梁的剪切破坏。对于延性要求高的核心筒连梁和框简裙梁，可采用特殊措施，如要求高的核心筒连梁和框简裙梁，可采用特殊措施，如。7.3前前 言言第90页/共115页为了使连梁弯曲屈服，应降低连梁的弯矩设计值，方法为了使连梁弯曲屈服，应降低连梁的弯矩设计值，方法是弯矩调幅。是弯矩调幅。调幅的方法有两个：调幅的方法有两个： 设防烈设防烈度为度为6 6、7 7度时，折

22、减系数不小于度时，折减系数不小于0.70.7；8 8、9 9度时，折减系数不度时，折减系数不小于小于0.50.5。折减系数不能过小，以保证连梁有足够的承受竖向。折减系数不能过小，以保证连梁有足够的承受竖向荷载的能力。荷载的能力。 1 1、弯矩设计值、弯矩设计值7.3一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值第91页/共115页抗震抗震设防烈度为设防烈度为6 6度和度和7 7度，折减系数不小于度，折减系数不小于0.80.8；8 8度和度和9 9度时，度时，不小于不小于0.50.5。用这种方法时应适当增加其他连梁的弯矩设计。用这种方法时应适当增加其他连梁的弯矩设计值，以补偿静力平衡。值，以补偿静力平衡。

23、 7.3一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值第92页/共115页连连 梁梁 弯弯 矩矩 调调 幅幅7.3一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值第93页/共115页 ，取最不利组合的，取最不利组合的剪力计算值作为其剪力设计值。剪力计算值作为其剪力设计值。 ，按强剪弱弯要求调整，按强剪弱弯要求调整连梁梁端截面组合的剪力计算值，调整后的剪力作为设连梁梁端截面组合的剪力计算值，调整后的剪力作为设计值。计值。2 2、剪力设计值、剪力设计值7.3一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值第94页/共115页连梁截面剪力设连梁截面剪力设计值计值Vb按下式计算：按下式计算：GbnrblbvbbVlMMV/ )(还需符

24、合下式：还需符合下式：GbnrbualbuabVlMMV/ )(.117.3一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值第95页/共115页rblbnbMMlVnrblbblMMV即：即：nrblbvbblMMVGbnrblbvbbVlMMV第96页/共115页1 1、受弯承载力验算、受弯承载力验算 连梁通常采用连梁通常采用对称配筋（即对称配筋（即A As s=A=As s ），验算公式可以简化如下：），验算公式可以简化如下：无地震作用组合时：无地震作用组合时：有地震作用组合时：有地震作用组合时：) (ahAfMbsyb0) (ahAfMbsyREb017.3二、承载力验算二、承载力验算第97页/共1

25、15页)247()(10bahAfMbsyREb第98页/共115页2 2、受剪承载力验算、受剪承载力验算 连梁的受剪承载力按连梁的受剪承载力按下式验算：下式验算：0070bsvyvbbtbhsAfhbfV.无地震作用组合：无地震作用组合：7.3二、承载力验算二、承载力验算第99页/共115页).(004201bsvyvbbtREbhsAfhbfV).(00903801bsvyvbbtREbhsAfhbfV有地震作用组合：有地震作用组合：7.3二、承载力验算二、承载力验算第100页/共115页000.7(725 )svbtbbyvbAVf b hfhas)257()9 . 038. 0(1)2

26、57()42. 0(10000chsAfhbfVbhsAfhbfVbsvyvbbtREbbsvyvbbtREb第101页/共115页1 1、最小截面尺寸、最小截面尺寸2 2、配筋、配筋 3 3、交叉斜撑配筋连梁、交叉斜撑配筋连梁7.3三、连梁构造要求三、连梁构造要求第102页/共115页ahbfVbbcb26725. 00)267(15. 01:5 . 2/2 . 01:5 . 2/00bhbfVhlhbfVhlbbcREbbnbbcREbbn第103页/共115页第104页/共115页 7 71 1 剪力墙抗震设计的原则是什么剪力墙抗震设计的原则是什么? ?为什么要按强墙弱为什么要按强墙弱梁

27、设计剪力墙梁设计剪力墙? ?什么是强墙弱梁什么是强墙弱梁? ? 7 72 2 简述墙肢在轴力、弯矩和剪力作用下可能出现的简述墙肢在轴力、弯矩和剪力作用下可能出现的正截面破坏形态和斜截面破坏形态正截面破坏形态和斜截面破坏形态? ? 7 73 3 为什么要设置剪力墙底部加强部位为什么要设置剪力墙底部加强部位? ?说明剪力墙底说明剪力墙底部加强部位的高度范围。部加强部位的高度范围。 7 74 4 哪些抗震剪力墙的墙肢弯矩和剪力设计值、连梁哪些抗震剪力墙的墙肢弯矩和剪力设计值、连梁弯矩和剪力设计值需要由最不利组合内力计算值调整弯矩和剪力设计值需要由最不利组合内力计算值调整? ?如何确如何确定这些设计值定这些设计值? ? 第105页/共115页 7 75 5 在墙肢大、小偏心受压和大偏心受拉承载力验在墙肢大、小偏心受压和大偏心受拉承载力验算中，作了哪些假定算中，作了哪些假定? ?忽略哪一范围内的竖向分布钢筋对承忽略哪一范围内的竖向分布钢筋对承载力贡献载力贡献? ?为什么为什么? ? 7 76 6 简述对称配筋和不对称配筋大偏心受压墙肢的简述对称配筋和不对称配筋大偏心受压墙肢的竖向钢筋计算过程。竖向钢筋计算过程。 7 77 7 什么情况下的墙肢要设置约束边缘构件什么情况下的墙肢要设置约束边缘构件? ?为什么为什么要设置约束边缘构件