建筑结构课件-剪力墙结构

如图8.4所示，将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构，这种体系为剪力墙结构体系。剪力墙的间距受到楼板跨度的限制，一般为3～8m，因而剪力墙结构适用于具有小房间的住宅、旅馆等建筑，此时可省去大量砌筑填充墙的工序及材料，如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方法，施工速度很快。第三节剪力墙结构

现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形很小。墙体截面积大，承载力要求也比较容易满足。剪力墙的抗震性能也较好。剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的，主要是剪力墙间距太小，平面布置不灵活，结构自重较大。为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度，剪力墙的间距要尽可能做大些，一般6m左右为宜。图8.4剪力墙结构的平面为保证墙体的稳定及浇灌混凝土的质量，钢筋混凝土剪力墙的截面厚度不应小于楼层净高的1/25，也不应小于140mm。采用装配式楼板时，楼板搁置不能切断或过多削弱剪力墙沿高度的连续性，剪力墙至少应有60%面积与上层相连。在决定墙厚时也应考虑这一因素。钢筋混凝土剪力墙中，混凝土不宜低于C20级。剪力墙的配筋有单排及双排配筋两种形式，见图8.12（a）、（b）、（c）、(d)。单排配筋施工方便，但当墙厚度较大时，表面易出现温度收缩裂缝。在山墙及楼梯间一侧的剪力墙，常常有墙体平面外的偏心。因此在多数情况下剪力墙都宜配置双排钢筋，双排钢筋之间要设置拉结筋。剪力墙分布钢筋的配置应符合下列要求：一般剪力墙竖向和水平分布筋的配筋率，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时均不应小于0.20%；一般剪力墙竖向和水平分布钢筋间距均不应大于300mm，分布钢筋直径均不应小于8mm。剪力墙竖向及水平分布钢筋的搭接连接，如图8.12所示。剪力墙上开洞时，洞口边缘必须配置钢筋，必要时应配斜筋以抵抗洞口角部的应力集中。当洞口较大，按整体小开口墙或联肢墙计算剪力墙内力时，洞口边的钢筋按连梁及墙肢截面计算要求配置，如洞口较小，按整体计算时，洞口按构造要求配置钢筋。每边不少于2Φ12，钢筋伸过洞口边至少600mm或la，如图8.13所示。当开的洞口很小（如穿管道需要的小洞），未切断分布筋时，可利用分布筋作洞口边的钢筋。当洞口切断分布筋时，则洞口边应放置构造钢筋，其面积不小于切断的分布筋或不小于2Φ8。图8.12剪力墙截面配筋形式（a）双排筋；（b）单排筋；（c）暗柱；（d）明柱图8.13洞口配筋(a)门窗洞口；(b)小洞口第四节框架－剪力墙结构简介

框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙两类抗侧力单元组成，这两类抗侧力单元的变形和受力特点不同。剪力墙的变形以弯曲型为主，框架的变形以剪切型为主。在框-剪结构中，框架和剪力墙由楼盖连接起来而共同变形。剪力墙负担大部分水平力；另外，框架和剪力墙分担水平力的比例，房屋上部、下部是变化的。8.4.1框架－剪力墙结构的受力特点

在房屋下部，由于剪力墙变形增大，框架变形减小，使得下部剪力墙担负更多剪力，而框架下部担负的剪力较少。在上部，情况恰好相反，剪力墙担负外载减小，而框架担负剪力增大。这样，就使框架上部和下部所受剪力均匀化。从协同变形曲线可以看出，框架结构的层间变形在下部小于纯框架，在上部小于纯剪力墙，因此各层的层间变形也将趋于均匀化。框-剪结构中，剪力墙是主要的抗侧力构件，承担着大部分剪力，因此构造上应加强。剪力墙的厚度不应小于160mm，也不应小于h/20（h为层高）。剪力墙墙板的竖向和水平方向分布钢筋的配筋率均不应小于0.2%，直径不应小于8mm，间距不应大于300mm，并至少采用双排布置。各排分布钢筋间应设拉筋，拉筋直径不小于6mm，间距不应大于600mm。8.4.2框架－剪力墙的构造要求

剪力墙周边应设置梁（或暗梁）和端柱组成边框。剪力墙水平和竖向分布钢筋的搭接长度不应小于1.2la。同排水平分布钢筋的连接如图8.14。竖向分布钢筋可在同一高度搭接。剪力墙洞口上、下两边的水平纵向钢筋不应少于2根直径12mm的钢筋，钢筋截面面积分别不宜小于洞口截断面的水平分布钢筋总截面面积的1/2。连系梁配筋构造如图8.15。当剪力墙墙面开有非连续小洞口，且在整体计算中不考虑其影响时，应将洞口处被截断的分布筋量分别集中配置在洞口上、下和左、右两边，且钢筋直径不应小于12mm，如图8.16（a）。穿过连系梁的管道宜预埋套管，洞口上、下的有效高度不宜小于梁高的1/3，且不宜小于200mm，洞口处宜配置补强钢筋，如图8.16（b）。

图8.14剪力墙内分布钢筋的连接图8.15连系梁配筋构造图8.16洞口补强配筋示意(a)剪力墙洞口补强；(b)连系梁洞口补强8.5多层及高层钢筋混凝土房屋措施

地震是指由于人工爆破、矿山开采、工程活动以及火山爆发、地壳的运动所引起的地面震动。地震可分为诱发地震和天然地震两大类。

诱发地震主要是由于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）所引发的地震。诱发地震一般都不太强烈，仅有个别情况（如水库地震）会造成严重的地震灾害。8.5.1地震基本知识

8.5.1.1地震及其破坏作用

天然地震主要有构造地震与火山地震。后者由火山爆发所引起，前者由地壳构造运动所产生。比较而言，构造地震发生次数多（占地震发生总数约90%）、影响范围广，是建筑抗震设防研究的对象，以下所称地震均指构造地震。地震时会释放出巨大的能量，从而造成地震灾害。地震灾害分为原生地震、次生地震，由地震造成的地面和房屋的破坏，主要表现有：

（1）地表破坏现象。表现为地裂缝、地面下沉、喷水冒砂和滑坡等形式。

（2）房屋结构破坏。表现为墙体裂缝、钢筋混凝土构件开裂或酥裂等。

地震震级表示地震本身能量大小的一种度量，其数值是根据地震仪记录到的地震波图表确定。震级用M表示。地震震级每增加一级，地震所释放的能量约增加30倍。大于2.5级的浅震，在震中附近地区的人就有感觉，叫做有感地震；5级以上的地震会造成明显的破坏，叫做破坏性地震。世界上已记录到的最大地震的震级为8.9级。8.5.1.2地震震级和烈度

地震烈度是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度。一次地震，表示地震大小的震级只有一个。然而，由于同一次地震对不同地点的影响不一样，随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度。一般来说，距离震中近，烈度就高；距离震中越远，烈度也越低。为评定地震烈度而建立起来的标准叫地震烈度表。不同国家所规定的地震烈度表往往是不同的，我国规定的地震烈度见表8.1（详见P169）。（1）抗震设防的依据一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率（我国取10%）可能遭遇到的最大地震烈度称为基本烈度。

抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般取基本烈度。8.5.1.3建筑地震设防（2）建筑抗震设防分类建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次发性灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。（3）抗震设防标准

抗震设防标准是指衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。

①甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。

②乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地震基础的抗震措施，应符合有关规定。对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

③丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。

④丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。抗震设防烈度为6度时，除本规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。（4）抗震设防的目的

抗震设防的目的是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。为了实现这一目的，近年来，许多国家的抗震设计规范都趋向于以“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。

“小震不坏”即当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；

“中震可修”即遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；

“大震不倒”即当遭受到本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

所谓建筑抗震概念设计指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。建筑抗震概念设计的基本内容和要求如下：（1）场地和地基的要求

①同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；

②同一结构单元不宜部分采用天然地基、部分采用桩基；8.5.1.4抗震设计的基本要求

③地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，并采取相应的措施。（2）建筑设计和建筑结构的规则性同建筑设计时应符合抗震设计要求，不应采用严重不规则的设计方案。（3）结构体系的要求

①应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

②应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

③应具备必要的抗震能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

④对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。（1）钢筋混凝土框架房屋的震害

①结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层

②柱端与节点的破坏较为突出

③砌体填充墙的破坏较为普遍

④防震缝的震害也很普遍8.5.2多层及高层钢筋混凝土房屋抗震措施

8.5.2.1震害特点

（2）高层钢筋混凝土抗震墙结构和钢筋混凝土框架－抗震墙结构房屋的震害

①设有抗震墙的钢筋混凝土结构有良好的抗震性能

②连系梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害(1)钢筋混凝土高层建筑房屋的适用高度和高宽比钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比应分为A级和B级。B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应严格。

A级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合表8.3（详见P173）的规定，框架－剪力墙、剪力墙和筒体结构高层建筑，其高度超过表8.3（详见P173）的规定时，为B级高度高层建筑。8.5.2.2抗震设计的一般规定

B级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合表8.4

（详见P173）的规定。A级、B级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比分别应符合表8.5（详见P173）和表8.6

（详见P174）的规定。（2）抗震等级钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级按表8.7

（详见P174）

、表8.8

（详见P175）确定。钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：

①框架－抗震墙结构，在基本震型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加

②裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。

③当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。

④抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按表8.3确定抗震等级。其中，8度乙类建筑高度超过表8.3规定的范围时，应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。（3）防震缝高层钢筋混凝土房屋宜避免采用规范规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝；当需要设置防震缝时，应符合下列规定：

①框架结构房屋的防震缝最小宽度，当高度不超过15m时，可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。

②框架－抗震墙结构房屋的防震缝宽度可用①项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用①项规定数值的50%，且均不宜小于70mm。

③防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。(4)

抗撞墙

8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距，框架和抗撞墙的内力应按设置和不设置抗撞墙两种情况分别进行分析，并按不利情况取值。防震缝两侧抗撞墙的端柱和框架的边柱，箍筋应沿房屋全高加密。（5）纵向钢筋锚固和连接纵向受拉钢筋的抗震锚固长度laE应按下式计算：laE=ηla

(8.1)现浇钢筋混凝土框架梁、柱的纵向受力钢筋的连接方法，一、二级框架柱的各部位及三级框架柱的底层宜采用机械连接接头，也可采用绑扎搭接或焊接接头；三级框架柱的其他部位和四级框架柱可采用绑扎搭接或焊接接头。一级框架梁宜采用机械连接接头，二、三、四级框架梁可采用绑扎搭接或焊接接头。焊接或绑扎接头均不宜位于构件最大弯矩处，且宜避开梁端、柱端的箍筋加密区。当无法避免时，应采用机械连接接头，且钢筋接头面积百分率不应超过50%。当采用绑扎搭接接头时，其搭接长度不应小于下式计算值：llE=ζlaE(8.2)（6）箍筋的要求箍筋末端应作135°的弯钩，弯钩的平直部分的长度不应小于10d（d为箍筋直径），高层建筑中尚不应小于75mm，如图8.17所示。在纵向受力钢筋搭接长度范围内的箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍，间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm。图8.17箍筋的端部构造(1)框架结构的抗震措施

1)梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。采用梁宽大于柱宽的扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合，扁梁应双向布置，且不宜用于一级框架结构。扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满足现行有关规范对挠度和裂缝宽度的规定：

bb≤2bcbb≤bc+hbhb≤16d8.5.2.3抗震构造措施

2)梁的纵向钢筋配置应符合下列各项要求：梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35；梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配置筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。

3)梁端箍筋加密区的长度，箍筋的最大间距和最小直径应按表8.9（详见P177）采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径应增大2mm。梁端加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。

4)柱的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面的宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小于350mm；剪跨比宜大于2；截面长边与短边的边长比不宜大于3。柱轴压比不宜超过表8.10（详见P177）的规定；建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。柱的钢筋配置应符合下列各项要求：纵向钢筋的最小总配筋率应按表8.11（详见P178）采用，同时每一侧配筋不应小于0.2%；对建于Ⅳ类场地且较高的高层建筑，表中的数值应增加0.1。

5)柱的纵向钢筋配置应符合下列各项要求：宜对称配置；截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm；柱总配筋率不应大于5%；一级且剪跨比不大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%；柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密柱箍筋的类别见图8.18。6)柱的箍筋加密范围应按下列规定采用：

①柱端，取截面高度（圆柱直径）、柱净高的1/6和500mm三者的最大值；

②底层柱，柱根不小于柱净高的1/3。当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm；

③剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱，取全高。一般情况下，加密区箍筋的最大间距和最小直径应按表8.12

（详见P178）采用。7）框架梁、柱纵向钢筋在节点核心区的锚固和搭接框架在框架中间层中间节点的上部纵向钢筋应贯穿中间节点。一、二级的下部纵向钢筋伸入中间节点的锚固长度不应小于laE，且伸过中心线不应小于5d，如图8.19(a)所示。当纵向钢筋在端节点内的水平锚固长度不够时，沿柱节点外边向下弯折，经弯折后的水平投影长度，不应小于0.4laE，垂直投影长度取15d，如图8.19(b)。当柱纵向钢筋在节点内的竖向锚固长度不够时，应伸至柱顶后向内水平弯折，弯折前的锚固段竖向投影长度不应小于0.5laE，弯折后的水平投影长度取12d，如图8.19(c)。当该柱筋位于顶部第一层时，伸至柱内边后，宜向下弯折不小于8d（d为外侧柱纵向钢筋直径）后截断，如图8.19(d)。当梁、柱配筋率较高时，顶层端节点处的梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接连接也可沿柱外边设置（图8.19(e)）。柱纵向钢筋不应在中间各层节点内截断。高层框架梁、柱纵向钢筋在节点核心区的锚固和搭接见图8.20。(2)抗震墙结构抗震构造措施

1)抗震墙的厚度，一、二级不应小于160mm且不应小于层高的1/20，三、四级不应小于140mm且不应小于层高的1/25。底部加强部位的墙厚，一、二级不宜小于200mm且不宜小于层高的1/16；无端柱或翼墙时不应小于层高的1/12。

2)抗震墙竖、横向分布钢筋的配筋，应符合下列要求：

①一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%；四级抗震墙不应小于0.20%；钢筋最大间距不应小于300mm，最小直径不应小于8mm。

②部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位，纵向及横向分布钢筋配筋率均不应小于0.3%，钢筋间距不应大于200mm。

3)抗震墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，并应符合下列要求：

①抗震墙结构，一、二级抗震墙底部加强部位及相邻的上一层应按表8.14设置约束边缘构件。

②部分框支抗震墙结构，一、二级落地抗震墙底部加强部位及相邻的上一层的两端应设置符合约束边缘构件要求