第7章-2 墙肢设计

1、第7章 剪力墙结构设计7.2 剪力墙墙肢的设计7.3 连梁的设计已知S，根据SC20n结构布置时以上步骤就已经完成。否则无法进行结构计算。n墙肢的尺寸和材料要受轴压比和剪压比控制(见后)n剪力墙墙肢钢筋：分布筋、箍筋HRB235(I级)，其它HRB335(II级）h层高轴压比限值 n=N / fc An轴压比过大则剪力墙的延性会过小或消失。n需要限制剪力墙底部加强部位的轴压比。n重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比需满足要求(因为地震作用组合中采用重力荷载代表值)n在轴压比超过一定限度以后，对一、二级剪力墙还需要设置约束边缘构件。n重力荷载代表值作用下的轴压比在一、二、三级分别为0.5,0.6,0

2、.70.7(三级框架为0.9)轴压比 n=N / fcA一级(9度)一级(7,8度)二级墙肢轴压比限值需设约束边缘构件限值nn0.3不设约束边缘构件n0.3n0.6：设约束边缘构件约束边缘构件nn0.6：截面面积和混凝土强度不满足要求剪压比限值避免斜压破坏002 . 025. 0wwcREwwchbfVhbfV)207(2 . 025. 000REwwcwwchbfVhbfVn通过上式限制截面尺寸bw,hw0和混凝土强度等级n目的在于避免斜压破坏截面剪力V与截面压力的比ahhww0受压区高度：截面高度截面有效高度02 . 0wwcREhbfV分布钢筋最小配筋

3、率和最大间距要求n水平和竖向分布钢筋构造要求：1.钢筋直径不宜大于墙厚度的1/10(粘结力要求)2.抗震设计要求至少双排配筋。墙肢厚度大于400mm要三排配筋。3.配筋率不小于0.250.25%,间距不大于200(300)mm200(300)mm.4.根据最小配筋率和已经确定的间距s选定钢筋直径（不小于8mm）。按此处的构造要求初定两者竖向分布钢筋面积Aswn配筋率不小于0.250.25%,间距不大于200(300)mm200(300)mm.n以下两公式中取大大值得到Asw。n注意：分布钢筋的直径，间距的选择不唯一，满足以下条件即可部轴力按竖向分布钢筋抵抗全,20025. 0,ywswwsww

4、swswfNAbAsbA边缘构件n类型：暗柱(AZ)、端柱(DZ)、翼墙(YZ)、转角墙(JZ)n作用：提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙延性。n分类：q约束边缘构件(Y)q构造边缘构件(G)n配筋差异：配筋多少，范围不同，是否仅按构造配筋。构造边缘构件P.191n设置要求：一、二级剪力墙的非底部加强区(及其上一层)和三、四级剪力墙在轴压比较大时可设置边缘构件。n尺寸：构造边缘构件的尺寸见上图。其中面积Ac是配筋的依据。n箍筋：底部加强部位用箍筋，其它用拉筋，转角处宜用箍筋n纵筋：q非抗震设计，墙端要设置至少4根纵向钢筋，并配拉筋。q暗柱及短柱的纵向钢筋的搭接和锚固要求与框架柱相同。端柱

5、按框架柱配筋除了需设置约束边缘构件的位置外，均需要设置构造边缘构件配筋n配筋需要满足下表(最低要求)。n下表是端部钢筋需要满足条件之一。n尚需通过计算使之满足承载力要求(它们是端部钢筋)。Ac构造边缘构件施工图实例n角柱(SATWE输出)构造边缘构件施工图实例n翼墙约束边缘构件施工图实例nJZ=转角墙；AZ=暗柱；约束边缘构件施工图实例-端柱框架剪力墙结构的基础实例n绿色的为剪力墙n黄色的为柱和承台此处单独设计基础墙放在梁上没有另设基础端柱端柱端柱端柱端柱翼墙翼墙转角墙约束边缘构件的箍筋体积配箍率的最小值混凝土的轴心抗压强度箍筋的抗拉强度配箍特征值阴影部分和非阴影部分的配箍率不同墙肢长度21m

6、inmin211l llssl llkkvvvkkv柱中箍筋的体积配筋率-计算方法柱的箍筋体积配箍率 按下式计算： 式中 箍筋单肢截面面积； 对应于 的箍筋单肢总长度，重叠段按一肢计算 柱核芯混凝土面积的两个边长； s 箍筋间距 vsl llkkv21kklk21ll 、箍筋体积一个间距内的总体积yvcvvffmin先取定直径再决定间距约束边缘构件P.189n位置(高度)：底部加强层及其上一层。n要求：端柱边长不应小于2倍墙厚，翼墙长度不应小于3倍墙厚，否则视为无边缘构件，按矩型截面端部处理(执行以上端部配筋)。阴影部分和非阴影部分的配股率不同约束边缘构件的配筋要求约束边缘构件的配筋-例题n至

7、此墙肢配筋工作完成偏心受压构件及其破坏形态n大偏心：受拉钢筋屈服n小偏心：受拉钢筋不屈服,可能全截面受压n两者均以受压混凝土被压碎为破坏最终标志n两种情况均可能出现。(尽管小偏心为脆性破坏)n是否受拉钢筋屈服是判别大小偏心的依据n界限破坏：受拉钢筋屈服的同时受压混凝土压碎拉坏柱压坏柱大偏心小偏心偏心受压构件破坏的回顾n大偏心受压破坏（类似适筋梁有先兆）q受拉混凝土出现裂缝q受拉钢筋屈服q受压混凝土达到抗压强度z小偏心受压破坏（截面内不一定有拉应力）y受压混凝土达到抗压极限y受拉一侧的钢筋没有达到屈服大偏心受压截面的各种尺寸及符号受压端部钢筋合力中心到边缘距离（高规中用as）受拉端部钢筋合力中心

8、到边缘距离受拉区端部钢筋总截面面积受压区端部钢筋总截面面积墙肢截面高度hw竖向分布钢筋总截面面积名义受压区高度 x2aahhww0截面有效高度墙肢截面宽度弯矩和轴力设计值受拉端部钢筋全部屈服受压钢筋全部屈服竖向分布钢筋抗拉强度设计值端部钢筋抗拉强度设计值1.5x以外参与计算的受拉分布钢筋应力应变关系与极限状态设计ahhww0公式(7-3a)中使用了这段分布钢筋的抗弯(7-2b)判断墙肢大偏心或小偏心受压bwborhx0bwborhx0sybwEfhx0033. 018 . 00剪力墙正截面承载力计算方法基本上与偏心受压构件相同。首先利用已知材料、截面尺寸和轴力计算x，然后判断大小偏压。按上式计

9、算得到的x需要满足x 2a,以保证受压区钢筋均可以达到其抗压的设计值。注意1：如果x 2a则取x =2a 。注意2：尽管竖向分布钢筋有抗剪作用，设计中只考虑其抗弯bwborhx0bwborhx0ahhww0界限相对受压区高度受压区高度竖向分布钢筋截面面积砼强度C50时此系数=1大偏压对称配筋计算swssAAA,分别为受拉区端部钢筋、受压区端部钢筋和竖向分布钢筋的截面面积已知已知：内力设计值N,M，混凝土的轴心抗压强度fc竖向分布钢筋的截面面积Asw和抗拉强度设计值fyw端部钢筋的抗拉强度设计值fy。求得求得名义受压区高度：ahhww0端部钢筋ssAA )47()(00bahfAMwys端部钢筋

10、端部钢筋抵抗弯矩：墙肢弯矩设计值小于截面抵抗弯矩swMMM0设计表达式：)27(/5 .101bhfAbfafANxwywswwcywsw1)47()1)(1 (200afANhxhfAMywswwwywswsw分布钢筋分布钢筋抵抗弯矩：2)67()(0ahfMMAwysws端部钢筋总面积：3分布钢筋按构造配筋竖向分布钢筋抗拉强度设计值端部钢筋抗拉强度设计值竖向分布钢筋截面面积(给定)确定墙肢配筋和构造的过程n在已经确定了尺寸和混凝土强度以后，进行配筋n设计中将竖向、水平分布筋功能分开考虑：q竖向分布筋抗弯；水平分布筋抗剪。q注意：竖向分布钢筋同样有抗剪作用，这里作为安全储备。间接实现强剪弱弯

11、。n正截面承载力计算确定端部钢筋面积q按柱纵筋计算类似方法(对称形、截面形状)。不同点：1.按配筋率等构造要求给定竖向分布钢筋面积2.计算抵抗弯矩所需端部钢筋 As(减去竖向分布钢筋的部分)。3.边缘构件的纵筋构造要求（两个条件）n斜截面承载力计算确认水平分布钢筋面积q强剪弱弯调整获得剪力设计值V，q验算水平分布钢筋满足要求承载力要求A/sn墙肢的构造要求最终确定三级剪力墙端部钢筋（参考后面的例题）n端部钢筋最终利用三个条件确定：例如n1、根据前面计算得到As。例如： As =367mmn三级剪力墙只需要设置构造边缘构件。根据对构造边缘构件纵筋的两个要求：q2、计算0.005Ac对应的钢筋面积

12、。例如: 360mmq3、计算412对应的钢筋面积。例如: 452mmn按以上三者中最大的一个进行配筋。此处的例子中，三个数中最大一个是452mm，所以最终取412进行配筋。大偏压非对称配筋计算简介已知已知：轴向压力N，混凝土的轴心抗压强度fc; 竖向分布钢筋的截面面积Asw,和屈服应力fyw;要事先给定As 。再求求另一端As ：ssAA 先由78a计算名义受压区高度x1)77()5 . 1(001xhfhAfAfAxbfaNwywwswysyswcm再由(7-7)计算另一端的端部钢筋面积As 2小偏心受压截面的应力分布n小偏心受压时，可能全截面受压。至少受拉区钢筋没屈服。小偏心受压墙的配筋

13、对称截面n竖向分布钢筋按构造要求配置墙肢截面厚度截面有效高度墙肢轴力设计值端部钢筋抗拉强度设计值混凝土抗压强度设计值小偏心受压墙的配筋非对称截面n竖向分布钢筋按构造要求配置sybwEfhx0033. 018 . 00斜截面三种破坏形态n剪(斜)拉破坏q破坏特点：没有或很少水平分布钢筋。斜裂缝一出现就很快形成一条主裂缝，使墙肢劈裂而丧失承载能力。q措施：通过限制水平分布钢筋的最小配筋率防止这种破坏。n斜压破坏q破坏特点：剪力墙截面过小或混凝土等级过低。即使在墙肢中配置了过多的腹筋，当腹筋应力还没有充分发挥作用时，混凝土已被剪压破碎了。q措施：通过限制截面尺寸(剪压比)来防止这种形式的破坏。n剪压

14、破坏腹筋配置合适。这是剪力墙的水平分布筋的计算主要依据。腹筋可以抵抗斜裂缝的开展。q随着斜裂缝的进一步扩大，混凝土受剪区域逐渐减小，最后在压、剪应力的共同作用下剪压区混凝土压碎。q措施：斜截面承载力验算避免剪压破坏。墙肢的剪压比n墙肢截面需满足以上剪压比要求。n如果不满足要求，则应该提高截面面积或混凝土强度等级墙肢的强剪弱弯调整：增加剪力的组合设计值wvwVVn乘以放大系数以后，剪力设计值已经增大了。夸大了困难，增加了安全性。n弯矩并没有增大，间接实现了强剪弱弯。底部加强部位墙肢最不利组合的剪力设计值底部加强部位墙肢的剪力设计值墙肢剪力放大系数(一、二、三、四级分别为1.6,1.4,1.2,1

15、.0)斜截面验算目的是确认按构造要求的水平分布钢筋面积和间距满足要求wvwVV墙肢腹板厚度腹板有效高度水平分布水平分布钢筋总面积钢筋总面积水平分布钢筋间距砼抗拉强度设计值无地震作用组合有地震作用组合抗震设计的最小锚固长度(6.5节) 抗震设计时，纵向钢筋的最小锚固长度应按下列各式采用：aaEaaEaaEllllll00. 105. 115. 1四级：三级：一、二级：aEl抗震设计时受拉钢筋的锚固长度al非抗震设计时受拉钢筋的锚固长度n墙内纵筋在顶层处应锚入楼板或梁内45d。n水平和竖向钢筋的搭接，在同一截面内不得超过同向钢筋的50%(最多一半钢筋在同一位置搭接)。PKPM剪力墙超筋三种情况n1

16、）剪力墙暗柱超筋：软件给出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的，而各规范均要求剪力墙主筋的配筋面积以边缘构件方式给出，没有最大配筋率。所以程序给出的剪力墙超筋是警告信息，可以酌情考虑或不予理睬；n2）剪力墙水平筋超筋：说明该结构抗剪不够，应予以调整；n3）剪力墙连梁超筋：大多数情况下是在水平地震力作用下抗剪不够。规范中规定允许对剪力墙连梁刚度进行折减，折减后的剪力墙连梁在地震作用下基本上都会出现塑性变形，即连梁开裂。设计人员在进行剪力墙连梁设计时，还应考虑其配筋是否满足正常状态下极限承载力的要求。水平分布钢筋的搭接、锚固和连接n一定要跨过中线后弯折剪力墙水平钢筋锚固楼板与墙肢连接部位配筋构造竖向分布钢筋的配筋构造搭接竖向分布钢筋的配筋构造搭接n墙内纵筋在顶层处应锚入楼板或梁内45d。n水平和竖向钢筋的搭接，在同一截面内不得超过同向钢筋的50%(最多一半钢筋在同一位置搭接)。墙肢和连梁的洞口补强配筋构造洞口补强和错洞墙洞