高层建筑结构剪力墙结构设计

第5节剪力墙结构设计5．1概述5．2整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算5．3联肢剪力墙的计算5．4壁式框架的计算5.5剪力墙结构的分类5．6剪力墙的截面设计5．7剪力墙轴压比限值及边缘构件配筋要求5．8短肢剪力墙的设计要求5.9剪力墙设计构造要求5．10连梁截面设计及配筋构造5．1概述5.1.1结构布置1

.概念剪力墙是纵横两个方向均由钢筋混凝土墙组成的空间结构体系。除了承受楼板的竖向荷载外，还要承受风荷载、水平地震作用等水平作用。5.1.1结构布置2

.布置原则

剪力墙应尽量布置得比较规则，拉通、对直。剪力墙宜自下到上连续布置，不宜突然取消或中断，避免刚度突变。墙不宜布置得太密，结构的侧向刚度不宜过大。剪力墙结构应具有较好的延性。3

.特点

平面内刚度及承载力大，平面平面外刚度及承载力相对很小。5.1.2剪力墙的分类1

.整体剪力墙（1）无洞口或洞口面积不超过墙面面积的16％，且孔洞间净距及孔洞至墙边净距大于孔洞长边；（2）双肢墙，但连梁很弱（<1）。5.1.2剪力墙的分类2

.整体小开口墙（1）弯矩图成锯齿形，截面应力分布接近直线；（2）洞口面积占墙体面积的16％以上，但是整体系数>10，截面惯性矩比整体小开口墙5.1.2剪力墙的分类3

.联肢剪力墙（双肢墙、多肢墙）弯矩图呈显著锯齿型，截面应力不是直线分布，＝1～105.1.2剪力墙的分类4

.壁式框架（1）墙肢弯矩图中各层有反弯点，墙肢拉压力较大；（2）>10(连梁强、墙肢弱），5.1.2剪力墙的分类整体剪力墙整体小开口墙双肢墙多肢墙5.1.3剪力墙的分析方法

1

.材料力学分析法

对于整体墙，在水平力作用下截面仍保持平面，法向应力呈线性分布，可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。2

.连续化方法将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆，由连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程，从中求解出外力。3

.壁式框架分析法将开有较大洞口的剪力墙视为带刚域的框架，用D值法进行求解，也可以用位移法借助计算机进行求解。4

.有限元法和有限条法将剪力墙结构进行等效连续化处理后，取条带进行计算。5．2整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算5.2.1整体墙的计算位移计算=弯曲变形+剪切变形位移计算：

5.2.1整体墙的计算1

.判别条件：洞口<15％；或双肢α<1，成2个独立墙。2

.内力计算：按竖向悬臂杆（材料力学方法）（1）无洞口情况以均布荷载为例底部截面内力：位移：顶点：5.2.1整体墙的计算（2）有洞口情况（a）洞口截面面积的削弱：等效截面面积：洞口削弱系数：

剪力墙洞口总立面面积

剪力墙立面总墙面面积5.2.1整体墙的计算

（b）等效惯性矩

剪力墙沿竖向各段的惯性矩；各段相应的高度。5.2.1整体墙的计算(c)侧移计算(d)等效刚度顶部集中力均布荷载倒三角荷载

μ——剪力不均匀系数，矩形截面取1.2，形截面为全面积/腹板面积，T形截面查表。5.2.1整体墙的计算上述等效刚度计算差别并不大，工程上一般近似地取平均值，并取G=0.42E，则等效刚度可统一为：总水平荷载按等效刚度分配到各片墙5.2.2整体小开口剪力墙的计算小开口整体墙的特点:剪力墙上的门窗洞口规则成列布置,开洞面积超过墙体总面积的16%，但总的来说还没有大到破坏剪力墙的整体性程度。1.内力计算墙肢弯矩：墙肢轴力：墙肢剪力：底层:其他层剪力：5.2.2整体小开口剪力墙的计算整体弯曲＋

独立墙肢弯曲最终墙肢弯曲正应力5.唱2.坛2整体小导开口剪搂力墙的些计算个别小录墙肢局形部附加壁弯矩：连梁剪秋力可由显上、下迎墙肢的嘴轴力差效计算。3.侧移斩计算整体小村开口墙刺顶点侧恨移＝（属整体墙可顶点侧熄移公式庸）×1围.24.等效刚璃度整体小井开口墙挪等效刚溪度＝（份整体墙乘等效刚切度）×0件.85．3联肢剪挺力墙的索计算5.3彻.1双肢旧墙计筋算(1就)基本假锤定和微喷分方程此的建立在双途肢和波多肢决剪力枣墙内揉力和碎位移检计算肿中假脸定：①连垒梁的闻反弯酸点在正跨中矩，连玻梁的毒作用孕可以脱用沿翅高度盏均匀博分布艘的连汤续弹波性薄怖片代利替；②各嫂墙肢玻的刚瓜度相坡差不坏过分零悬殊皂，因秀而变利形曲枣线相粥似；③连梁循和墙肢塘考虑弯唱曲和剪货切变形报，墙肢匀还应考四虑轴向粗变形的助影响。(2挥)基本支方程涌的解(3拆)双肢笔墙的探内力乘计算5.3誓.2多肢墙勾计算（1）顶伙点位巷移计矮算（2）连得梁内挂力计碑算：i层第j肢墙分铲担的墙贡肢弯矩交为：i层第j肢墙怀分担裙的剪兽力为：5．4壁式音框架联的计绝算5.4堂.1壁式箱框架独计算山筒图1.判别银条件汤：>10壁式堡框架猎与普枪通框诵架对捉比：相同招点：欧在水愈平荷稿载作石用下渔会出牙现反锯弯点不同点上：⑴梁管宽柱宽提，其刚佛度要考喂虑剪切突变形的喷影响而锁降低⑵扔梁墙劝相交选部分堆面积草大变秆形小风，形朽成刚换域，缴其刚桥度要考厚虑刚盗域的斯影响阳而提粗高结论：享壁式框或架的计渐算考虑横两个修终正后，千内力和陪位移计钻算方法堵与普通汽框架相例同，采昼用D值法。5.丙4.也2壁式框服架内力跪计算2.刚域的薪取法带刚域取框架的很梁柱轴诸线取连访梁和墙输肢的形面心线。5.4嫩.1壁式恰框架损计算萌筒图刚域渴长度梁方向柱方向刚域缸长度5.弦4该.2壁式兴框架闲内力想计算1.带刚域册框架柱妨的D值普通框蛇架：(1)壁式框沾架：(1)虾用k代替湿普通忍框架舍中的i即可梁柱式中5.船4垄.2壁式框硬架内力膜计算普通释框架所：(2岩)梁妻柱刚兴度比一般层底层(3)宣一般层底层(4)壁式框数架：(2)恭梁柱刚坏度比(3裕)(4)5.4权.2壁式映框架辅内力杯计算2.考虑剪转切变形据后壁柱D值计敏算壁梁里和壁亿柱的中刚度枝确定谋之后庆，就个可以应按照歌前面奋类似佳的方只法计伤算D值,见下服表:5.剩4.2壁式约框架盆内力财计算3.考虑剪片切变形手后对壁顺柱反弯遥点高度计的修正普通塞框架幸柱壁式框瓣架柱5.4索.3壁式框毯架位移榨计算梁柱弯帖曲变形狱产生的芹侧移:层间吩位移顶点位这移壁柱反惰弯点位泻置5.唱5剪力墙权结构的丹分类5.京5.窝1按整番体参唇数来狂划分判别剪尼力墙类轨别的一挣个定性碰的标准法：(1邮)当α＜1时，毕可以腰忽略涛连梁弄对墙貌肢的捧约束烂作俐奔，剪茅力墙患按独锡立墙渠肢进筛行计资算；(2)当α≥10时，连乱梁对墙利肢的约盲束作用者很强，挂剪力墙垃可按整卫体小开华口墙进册行计算议；(3子)当1≤α＜10时，可称按联肢超墙进行临计算。5.柏5.载2按剪力捏墙墙肢琴惯性矩叫比值来班划分在某些寺情况下牲，仅靠α值的知大小忆还不价足以瓜完全贩判别称剪力辱墙的嘴类型非。通警过分蜂析表昼明，竖墙肢趴是否汉出现歪反弯狡点，牵与墙瓜肢惯边性矩代的比敢值IA／I、剪力苍墙的整舱体参数α及结在构的阵层数N等诸狼多因屿素有武关。5.5订.2按剪迹力墙凳墙肢浆惯性杀矩比迫值来黄划分系数S5.秆5.蒜3剪力墙磁类型的积判别方夕法剪力墙航的类型惑判别应疲以其受旗力特点喘为依据失，从剪百力墙的眠整体性读能及墙僚肢沿高耻度是否借出现反里弯点两骑个主要些特征来疤进行判陷别，具遭体条件全如下；(1哭)当α＜1时，序忽略底连梁饲对墙堆肢的就约束分作用胀，各伙墙肢贱按独杂立墙绒肢侍分别酸计算高；(2饮)当1≤α＜10，且IA／I≤Z时，可担按联肢机墙计算闭；(3)当α≥10，且IA／I≤Z时，减可按滔整体袖小开姜口墙挨进行姑计算岔；(4北)当α≥10，且IA／I＞Z时，按岂壁式框虑架计算乒；(5谜)当无洞畏口或有拌洞口而厉洞口面建积小于碍墙总立驴面的16％时餐按整滚体墙河计算其。5．6剪力封墙的评截面虏设计5.迫6.叙1墙肢事正截折面抗肠弯承名载力40楼板柱柱主筋箍筋梁梁主筋横向饮钢筋纵向俱钢筋柱梁洞口边利缘纵、刑横向加相强筋5.肚6.鸭1墙肢正坝截面抗灰弯承载宋力1.偏心受特压承载妹力计算幕公式（1）大慕偏心漂受压另情况(ξ≤ξb)5.6服.1墙肢正漆截面抗缠弯承载斧力大偏谅心受秒压的齿计算酿公式脾：5.6图.1墙肢正童截面抗廊弯承载绢力当已知燃受拉钢练筋面积耐时，对属压筋重名心取矩：当已知巨受压钢铸筋面积愚时，对朽拉筋重那心取矩申：5.剃6.英1墙肢挎正截娘面抗搞弯承平载力（2）小器偏心券受压推承载展力计贸算公胜式考虑地流震作用咸时，承茅载力计录算右边男乘以1/γRE对称配拖筋时:非对误称配朽筋时:5.6说.1墙肢随正截横面抗舰弯承因载力小偏淹心截常面应卧力分茂布5.陕6.狸1墙肢辟正截慨面抗矛弯承棉载力2.偏心摊受拉暴强度移计算千公式:（1）无割地震作睛用组合（2）帆有地输震作瞒用组湖合5.兵6.洋1墙肢正深截面抗蔽弯承载割力大偏拉（1）翠按构造血要求确副定竖向输分布钢绞筋为保证麦截面上屠有受压侍区，即x>0访，应使（2公）按纹计算税求作，方兄法同始大偏结压，票只是N改为负凉号小偏告拉喜（全斑截面锯受拉纽奉）高层建挡筑设计露规中要掩求不宜手在双肢惠剪力墙做中出现并小偏拉煎。说明片：考鸭虑地律震作昏用时拔，承仅载力轿计算伴公式腾右边援都要镇乘以埋承载毫力抗雕震调舟整系臣数广。5.能6.颈2墙肢背斜截陡面抗裕剪承乒载力1.偏心仗受压客时抗唇剪承驳载力殃计算福公式并为:无地震沙作用时总：有地震满作用组众合时：要求牛：剪跨屋比升取易1.后5～盈2.迁2轴向边力——腊工形虾或T形截面首腹板面涝积5.辣6.山2墙肢斜此截面抗锈剪承载溜力2.偏拉构历件抗剪坐承载力奶计算公刷式:无地震茫作用组处合时：有地震睬作用组梳合时：在9度抗震届设计时满，剪力叹墙底部享加强部打位用实卷际配筋批计算的范抗弯承绣载力计申算其剪欢力增大病系数：5.排6.引3施工青缝的花抗滑室移验轰算按一势级抗答震等暮级设莲计的副剪力猫墙，漫要防汇止水防平施茶工缝概处发艇生滑抵移。械考虑刺了摩勇擦力妄的有腾利影宏响后炎，要功验算识通过焰水平旋施工饭缝的址竖向旅钢筋盯是否握足以划抵抗匆水平规剪力矛。当塞已配臂置的沸端部舱和分搭布竖帅向钢足筋不散够时谢，可蓄设置糖附加排插筋稿，附吸加插悠筋在蹦上、细下层掠剪力待墙中遍都要职有足呜够的犬锚固懒长度亦。水妙平施贱工缝失处的票抗滑抬移能以力宜昆符合既下式野要求衬；5.7剪力脆墙轴洞压比尽限值想及边丑缘构赞件配糊筋要饮求5.郑7聚.1轴压榨比限负值抗震机设计浑时，仗一、渠二级购抗震京等级超的剪上力墙涨底部书加强焰部位(一般影为塑筑性铰车区)，其犬重力无荷载断代表吹值作乔用下腹墙肢登的轴掌压比掀不宜使超过朽表5.污10的限洋值。截面受鲁压区高菠度不仅耐与轴压喜力有关守，而且五与截面洞形状有葛关。在毫相同的吃轴压力夹作用下匪，带翼楼缘的剪纪力墙受棍压区高仍度较小请，延性冤相对要魂好些，宅而一字歼形的矩败形截面惕最为不谊利。因宅此，对扬截面形刘状为一招字形的筹矩形的捡剪力墙套墙肢应爱从严控概制其轴蓝压比。轴压比一级(9度)一级(7、8度)二级0.40.50.6剪力耗墙轴角压比咐限值丛表5.7镇.2边缘构支件的设拿计1.约束叨边缘甩构件碧的设佣计约束昆边缘本构件氧的主滔要措绢施是陵加大宅约束栗边缘讨构件致的长躲度lc及其体踪蝶积配箍泊率ρv，体积鲜配箍率ρv由配妻箍特马征值λv计算靠，即5.7获.2边缘涂构件牢的设南计2.构造煎边缘突构件决的设庸计构造崭边缘甜构件蓬按构泥造要种求设正置，通箍筋愈的无诵支长粘度不朽应大光于30忙0m款m，拉筋沫的水平贵间距不很应大于谦纵向钢杰筋间距宽的2倍。迫当剪秃力墙礼端部呢为端器柱时赖，端愉柱中坟纵向逆钢筋抱及箍匠筋宜积按框窑架柱落的构最造要佩求配羡置。剪力墙腊的构造绳边缘构付件5．8短肢剪惩力墙的棒设计要和求5.8罚.1适用河范围高层浸建筑俩结构艳不应柏全部与为短抢肢剪价力墙弓的剪岩力墙果结构这。短丝式肢剪惨力墙松较多得时，迫应布缩慧置简京体(或一必般剪跟力墙)，形煎成短惩肢剪亿力墙膊与简蛋体(或一歉般剪挡力墙)共同抵踩抗水平雁力的剪期力墙结册构。具左有较多举短肢剪祥力墙的辩剪力墙版结构的烘最大适明用高度再应比一速般的剪病力墙结工构的规功定限值质适当降宅低，7度和8度抗震恨设计时锣分别不看应大于10美0m和60怜m。B级高鸣度高盟层建偿筑和9度抗深震设占计的A级高度锁高层建陕筑，即运使设置行了筒体眼，也不狱应采用铁具有较裂多短肢护剪力墙排的剪力色墙结构甜。需要认说明的徐是，若警在剪力芝墙结构类中，只幅有个别凳小墙肢戏，则不油属于这耐种短肢具剪力墙唇与简体(或一筛般剪连力墙)共同墙工作事的剪桌力墙草结构氧。5.宗8.障2加强睛措施(1联)筒体和龙一般剪题力墙承姻受的第伞一振型篮底部地侨震倾覆藏力矩不绣宜小于新结构总体底部地丧震倾覆亚力矩的50％。(2则)短肢剪次力墙的派抗震等擦级应比咬一般剪姥力墙的厦抗震等家级提高狮一级。(3)各层短利肢剪力典墙在重锅力荷载摄代表值课作用下狮产生的辩轴力设且计值的喝轴压比迫，抗震棵等级为箭一、二员、三时傻分别不贱宜大于0.词5、0.6和0.7；对坏于无烫冀缘狮或端含柱的写一字晶形短枯肢剪宇力墙比，其眼轴压遮比限杨位相徐应降害低0.1。(4)除底部晒加强部分位按一身般剪力挡墙调整届剪力设吧计值外嘱，其他矮各层短戏肢剪力鉴墙的剪乎力设计榨值,一、二皮级抗震关等级时志分别乘温以增大深系数1.龄4和1.徐2。5.蹦8.作2加强措虏施(5)抗震设厕计时，肉短肢剪瞒力墙截皂面的全弄部纵向膀钢筋的宏配筋率须，底部宵加强部葱位不宜监小于1.场2％，其辈他部位批不宜小贫于1.0％。(6滚)短肢剪佩力墙截努面厚度竟不应小月于200祖mm。(7鲁)不7度和8度抗震崇设计时盖，短肢烈剪力墙化宜设置慌冀缘，道一字形彼短肢剪齐力墙平番面外不脂宜布置挨与之单潜侧相交例的楼面诱梁。由归于一字纳形短肢拢剪力墙睡的延性消和平面颂外稳定广均十分乳不利。5.8鞭.3截面高盟度与厚喊度之比厘小于5的短肢刻剪力墙矩形雕截面触的短浇肢剪壮力墙搏的截困面高恨度与呀厚度董之比乐不宜耐小于5；当哑该比蜜值小睛于5时，泄其抗岭震性魂能更拉差，借其在晋重力若荷载汤代表赠值作涂用下阴产生器的轴久力设询计值称的轴从压比彩，一鸭、二寇级时个不宜邻大于羡表5.羊10的限值迟减0.1，三晨级时垄不宜伪大于0.6；当截渔面高度每与厚度是之比不浅大于3时，其虑受力机框理与柱马类似，化宜按框伏架柱进哀行截面渡设计，爬底部加洗强部位草纵向钢清筋的配挣筋率不杂应小于1.2％，帜一般睁部位鸟不应题小于1.番0％，纪箍筋作宜沿冰墙肢槐全高福加密肚。5.蓝9剪力墙连设计构蛮造要求5.焰9础.1混凝土血强度等钥级1.剪力庸墙混婚凝土史强度叹等级为了保膀证剪力阅墙的承即载能力香和变形汇要求，蓬剪力墙摔混凝土拖强度等坚级不宜朵太低。一般短剪力尊墙结堵构混疯凝土购强度夺等级渣不应馋低于C2泳0；带有轮筒体吹和短蚁肢剪摸力墙执结构忌混凝辈土强云度等弄级不据应低暗于C2吴5。5.9知.2剪力墙佳截面尺听寸当剪轮力墙宅的截令面尺者寸过通小而羊使截灾面剪样应力携过高歌时，翠即使朱配置形了很桑多抗灵剪钢脂筋，甘也会妨在早劫期出扇现斜抄裂缝业，而扮且很混可能假在钢阳筋还友没有养来得庄及发堂挥作被用时网，混睡凝土喘就已近发生杜剪切疯破坏挂。因梦此，扒应规竟定剪城力墙瓶截面武尺寸瓣的最吉小值斤以限伟制剪汽力墙磁截面再上的却名义赢剪应饼力：无地竹震作莲用组锋合时胸：有地震骑作用组弯合时：剪跨窝比λ大于2．5时：剪跨嘴比λ不大于2．5时：5.侄9.退3剪力压墙的殊分布雪钢筋倚要求剪力尖墙的支水平止和竖肠向分满布钢脚筋的绿配筋弃率可片按下百式计家算：5.9放.4钢筋锚宝固和连劈燕接要求非抗震询设计时踏，剪力晶墙纵向少钢筋的育最小锚辉固长度位应取la，抗窑震设毒计时舰应取laE。剪力爪墙竖向陷及水平说钢筋的驴搭接连泻接(如图所科示)，一陵、二择级抗唯震等骑级剪帅力墙服的加阳强部柏位，筹接头伐位置监应错挂开，拼每次攻连接尊的钢购筋数通量不伶宜超执过总滥数量行的50％，沸错开话净距包不宜泳小于50陪0m；其他女情况剪校力墙的悲钢筋可啄在同一密部位连扑接。非梁抗震设雕计时，繁分布钢胜筋的搭往接长度味不应小拥于1.2独la，抗震旦设计时慨，不应惰小于1.区2laE。暗疗柱及冶端柱妖纵向据钢筋狠连接萌和锚访固要题求宜勾与框者架柱会相同龄。5.9颠.5剪力榴墙开拣洞时知的构啦造要唐求当剪佣力墙迫墙面押开有躺非连归续小酬洞口(各边长笨度小800默mm)，且拥在整跑体计搅算中则不考镜虑其失影响云时，嘱应在厘洞口衰四周唱采取取加强稼措施兔，以右抵抗暮洞口锐的应汪力集浑中，互可将家洞口斗处被于截断康的分稳布钢纳筋分昨别集统中配腔置在侧洞口陪上、乐下和江左、镜右两筒边，航且钢犯筋直葵径不开应小雷于12拦mm销(如图所兵示)。剪力墙菌洞口补蛛强配筋溉示意5.弃10连梁截观面设计样及配筋阁构造5.1允0.1连梁的撤配筋计挺算1.抗弯蚁承载捆力验照算2.抗剪承躬载力验顿算（连梁由中的平政均剪应仓力过小物）无地柳震作背用组特合时朗，有地震葱作用组也合时，当跨高魔比大于2．5