第三章第二节 抗震墙结构和框架-抗震墙设计

1、工程结构抗震与防灾东南大学土木学院 国家精品课程2 3建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计3.1 结构抗震概念设计3.2 混凝土结构房屋抗震设计3.3 砌体结构房屋抗震设计3.4 钢结构房屋抗震设计2.1抗震墙结构的抗震性能抗震墙结构的抗震性能3.2v 抗震墙在普通钢筋混凝土结构中又称为剪力墙，它是主抗震墙在普通钢筋混凝土结构中又称为剪力墙，它是主要的抗震结构构件之一。要的抗震结构构件之一。v 抗震墙结构的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是抗震墙结构的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层建筑结构的位移限值；地震作用下抗震墙结构的变高层建筑结构的位移限值；地震作用下抗震墙结构的变形小，破坏程度

2、低；可以设计成延性结构，大震时通过形小，破坏程度低；可以设计成延性结构，大震时通过连梁和墙肢底部塑性铰范围内的塑性变形，耗散地震能连梁和墙肢底部塑性铰范围内的塑性变形，耗散地震能量；量；v 与其他结构（例如框架）同时使用时，抗震墙结构吸收与其他结构（例如框架）同时使用时，抗震墙结构吸收大部分地震作用，降低其他结构构件的抗震要求。设防大部分地震作用，降低其他结构构件的抗震要求。设防烈度较高地区（烈度较高地区（8度及以上）的高层建筑采用抗震墙结构度及以上）的高层建筑采用抗震墙结构，其优点更为突出。，其优点更为突出。2.13.2抗震墙的分类抗震墙的分类根据洞口大小和位置以及洞口对抗震墙的减弱情况根据

3、洞口大小和位置以及洞口对抗震墙的减弱情况v 墙肢（整体墙和整体小开口墙）墙肢（整体墙和整体小开口墙）v 联肢墙联肢墙v 壁式框架壁式框架抗震墙结构的抗震性能抗震墙结构的抗震性能2.13.2抗震墙的破坏抗震墙的破坏v 抗震墙是承受压（拉）、弯、剪的构件，其破坏性态可抗震墙是承受压（拉）、弯、剪的构件，其破坏性态可以归纳为弯曲破坏、剪切破坏和滑移破坏等几种形态。以归纳为弯曲破坏、剪切破坏和滑移破坏等几种形态。v 弯曲破坏又分为大偏压破坏和小偏压破坏，大偏压破坏弯曲破坏又分为大偏压破坏和小偏压破坏，大偏压破坏是具有延性的破坏形态，小偏压破坏的延性很小。是具有延性的破坏形态，小偏压破坏的延性很小。v

4、剪切破坏又有斜拉破坏、斜压破坏以及剪压破坏三种，剪切破坏又有斜拉破坏、斜压破坏以及剪压破坏三种，均为脆性破坏。均为脆性破坏。v 滑移破坏分为沿施工缝滑移和锚固破坏两种，也为脆性滑移破坏分为沿施工缝滑移和锚固破坏两种，也为脆性破坏。破坏。抗震墙结构的抗震性能抗震墙结构的抗震性能2.13.2抗震墙的设计原则抗震墙的设计原则v 在发生弯曲破坏之前，不允许发生斜拉、斜压或剪压等在发生弯曲破坏之前，不允许发生斜拉、斜压或剪压等剪切破坏形式和其他脆性破坏形式。剪切破坏形式和其他脆性破坏形式。v 采用合理的构造措施，保证抗震墙具有良好的延性和耗采用合理的构造措施，保证抗震墙具有良好的延性和耗能能力。能能力。

5、抗震墙结构的抗震性能抗震墙结构的抗震性能2.13.2剪跨比剪跨比：剪跨比（剪跨比（ ）表示截面上弯矩与剪力的相对大小，）表示截面上弯矩与剪力的相对大小，是影响抗震墙破坏形态的重要因素。是影响抗震墙破坏形态的重要因素。 时，以弯矩作用为主，容易实现弯曲破坏，时，以弯矩作用为主，容易实现弯曲破坏，延性较好；延性较好； 时，很难避免出现剪切斜裂缝，视设计措时，很难避免出现剪切斜裂缝，视设计措施是否得当而可能弯坏，也可能剪坏，按照施是否得当而可能弯坏，也可能剪坏，按照“强剪弱弯强剪弱弯”合理设计，也可能实现延性尚好的弯剪破坏；合理设计，也可能实现延性尚好的弯剪破坏；影响墙肢破坏形态的因素影响墙肢破坏形

6、态的因素0/wVhM2/0wVhM1/20wVhM墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2剪跨比剪跨比： 的抗震墙，一般都出现剪切破坏。的抗震墙，一般都出现剪切破坏。在一般情况下，悬臂墙的剪跨比可通过高宽比在一般情况下，悬臂墙的剪跨比可通过高宽比来 间 接 表 示 。 剪 跨 比 大 的 悬 臂 墙 表 现 为 高 墙来 间 接 表 示 。 剪 跨 比 大 的 悬 臂 墙 表 现 为 高 墙 （ ），剪跨比中等的称为中高墙（），剪跨比中等的称为中高墙（ ），），剪跨比很小的为矮墙（剪跨比很小的为矮墙（ ）。）。1/0wVhMwwhH /2/wwhH1/wwhH21/wwhH墙肢的抗震设计墙肢的

7、抗震设计2.13.2轴压比轴压比：轴压比定义为截面轴向平均应力与混凝土轴向受压强度轴压比定义为截面轴向平均应力与混凝土轴向受压强度的比值（的比值（ ），是影响抗震墙破坏形态的另一个重要），是影响抗震墙破坏形态的另一个重要因素。轴压比大可能形成小偏心破坏，它的延性较小。因素。轴压比大可能形成小偏心破坏，它的延性较小。设计时除了需要限制轴压比数值外，还需要在抗震墙压设计时除了需要限制轴压比数值外，还需要在抗震墙压应力较大的边缘配置箍筋，形成约束混凝土以提高混凝应力较大的边缘配置箍筋，形成约束混凝土以提高混凝土边缘的极限压应变，改善其延性。土边缘的极限压应变，改善其延性。ccfAN /墙肢的抗震设计

8、墙肢的抗震设计2.13.21 1、发生整体屈服机制、发生整体屈服机制弯矩设计值弯矩设计值为了迫使塑性铰发生在抗震墙的底部，以增加结构的变为了迫使塑性铰发生在抗震墙的底部，以增加结构的变形和耗能能力，应加强抗震墙上部的受弯承载力，同时形和耗能能力，应加强抗震墙上部的受弯承载力，同时对底部加强区采取提高延性的措施。为此，对底部加强区采取提高延性的措施。为此，抗震规范抗震规范规定，一级抗震墙中的底部加强部位及以上一层，应按规定，一级抗震墙中的底部加强部位及以上一层，应按墙肢底部截面组合弯矩设计值采用；其他部位，墙肢截墙肢底部截面组合弯矩设计值采用；其他部位，墙肢截面的组合弯矩设计值应乘以增大系数，其

9、值可采用面的组合弯矩设计值应乘以增大系数，其值可采用1.21.2。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2 底部加强部位的高度，从地下室顶板算起。当结构嵌底部加强部位的高度，从地下室顶板算起。当结构嵌固于基础顶时，底部加强部位尚宜向下延伸到地下部分固于基础顶时，底部加强部位尚宜向下延伸到地下部分的嵌固端。的嵌固端。 一般抗震墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度一般抗震墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的的1/101/10和底部两层二者的较大值。和底部两层二者的较大值。 房屋高度不大于房屋高度不大于24m24m时，可取底部一层。时，可取底部一层。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计v 由试验可知，

10、一般情况下，塑性铰发展高度为墙底截面由试验可知，一般情况下，塑性铰发展高度为墙底截面以上墙肢高度以上墙肢高度 的范围。为安全起见，设计抗震墙时将的范围。为安全起见，设计抗震墙时将加强部位适当扩大。因此，规范规定，抗震墙底部加强加强部位适当扩大。因此，规范规定，抗震墙底部加强部位的范围应符合下列规定：部位的范围应符合下列规定：wh2.13.22 2、强剪弱弯，尽量先发生剪切破坏、强剪弱弯，尽量先发生剪切破坏v （1 1）剪力设计值）剪力设计值 对于抗震墙底部加强部位，抗震规范规定，其截面组合的对于抗震墙底部加强部位，抗震规范规定，其截面组合的剪力设计值，当一、二、三级抗震时应乘以下列增大系数剪力

11、设计值，当一、二、三级抗震时应乘以下列增大系数，以防止墙底塑性铰区在弯曲破坏前发生剪切脆性破坏，以防止墙底塑性铰区在弯曲破坏前发生剪切脆性破坏，即通过增大墙底剪力的方法来满足即通过增大墙底剪力的方法来满足“强剪弱弯强剪弱弯”的要求；的要求；四级抗震时，可不乘增大系数。四级抗震时，可不乘增大系数。 一、二、三级的抗震墙底部加强部位一、二、三级的抗震墙底部加强部位 墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计wvwVV2.13.29 9度尚应符合下式要求度尚应符合下式要求式中式中 抗震墙底部实配的正截面抗震承载力所对应抗震墙底部实配的正截面抗震承载力所对应 的弯矩值，可根据实际配筋面积和材料强度标准值和轴向的弯矩

12、值，可根据实际配筋面积和材料强度标准值和轴向力并考虑承载力抗震调整系数等等确定；有翼墙时应计入力并考虑承载力抗震调整系数等等确定；有翼墙时应计入两侧各两侧各1 1倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋；倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋； 剪力增大系数，一级取剪力增大系数，一级取1.61.6，二级取，二级取1.41.4，三，三级取级取1.21.2；墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计1.1wuawMVVMwuaMvw2.13.2v （2）剪压比限制）剪压比限制 墙肢截面的剪压比是截面的平均剪应力与混凝土轴心抗压墙肢截面的剪压比是截面的平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值。试验表明，墙肢的剪压比超过一定值时，将强度的比值。

13、试验表明，墙肢的剪压比超过一定值时，将较早出现斜裂缝，增加横向钢筋并不能有效提高其受剪承较早出现斜裂缝，增加横向钢筋并不能有效提高其受剪承载力，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，墙肢混凝土发生斜压破坏，或发生受弯钢筋屈服后的剪切破坏。为了避生斜压破坏，或发生受弯钢筋屈服后的剪切破坏。为了避免这些破坏，应按下列公式限制墙肢剪压比，剪跨比较小免这些破坏，应按下列公式限制墙肢剪压比，剪跨比较小的墙（矮墙），限制更加严格。限制剪压比实际上是要求的墙（矮墙），限制更加严格。限制剪压比实际上是要求抗震墙墙肢的截面达到一定厚度。抗震墙墙肢的截面达到一定厚度。墙

14、肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2 有地震作用组合时，当剪跨比大于有地震作用组合时，当剪跨比大于2.5时。时。 当剪跨比当剪跨比不大于不大于2.5时时)20. 0(10wwccREhbfV)15. 0(10wwccREhbfV式中，式中，V为墙肢端部截面组合的剪力设计值；为墙肢端部截面组合的剪力设计值； 为计算截面处的剪跨比为计算截面处的剪跨比; ，M和和V取未调整的弯矩和剪力计算值。取未调整的弯矩和剪力计算值。wVhM墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2v （3）斜截面受剪承载力计算）斜截面受剪承载力计算 抗震墙的斜截面受剪承载力包括墙肢混凝土、横向钢筋和抗震墙的斜截面受剪承载力包括

15、墙肢混凝土、横向钢筋和轴向力的影响等三方面的抗剪作用。试验表明，反复荷载轴向力的影响等三方面的抗剪作用。试验表明，反复荷载作用下，抗震墙的抗剪性能比静载下的抗剪性能降低作用下，抗震墙的抗剪性能比静载下的抗剪性能降低1520。 偏心受压墙肢斜截面受剪承载力计算公式：偏心受压墙肢斜截面受剪承载力计算公式： 偏心受拉墙肢斜截面受剪承载力计算公式：偏心受拉墙肢斜截面受剪承载力计算公式：墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计008 . 0)1 . 04 . 0(5 . 011wshwwwtREwhsAAANhbfV008 . 0)1 . 0-4 . 0(5 . 011wshwwwtREwhsAAANhbfV2.1

16、3.2v （4）抗震墙水平施工缝的受剪承载力验算）抗震墙水平施工缝的受剪承载力验算 抗震墙的施工，是分层浇筑混凝土的，因而层间留有水平抗震墙的施工，是分层浇筑混凝土的，因而层间留有水平施工缝。唐山地震灾害调查和抗震墙结构模型试验表明，施工缝。唐山地震灾害调查和抗震墙结构模型试验表明，水平施工缝在地震中容易开裂，为避免墙体受剪后沿水平水平施工缝在地震中容易开裂，为避免墙体受剪后沿水平施工缝滑移，应验算水平施工缝受剪承载力。施工缝滑移，应验算水平施工缝受剪承载力。 按一级抗震等级设计的抗震墙水平施工缝处竖向钢筋的截按一级抗震等级设计的抗震墙水平施工缝处竖向钢筋的截面面积应符合下列要求：面面积应符合

17、下列要求：当当N为轴向压力时为轴向压力时当当N为轴向拉力时为轴向拉力时墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计)8 . 06 . 0(1NAfVsyREw)8 . 06 . 0(1NAfVsyREw2.13.23、偏心受压承载力计算、偏心受压承载力计算 抗震墙墙肢在竖向荷载和水平荷载作用下属偏心受力构件抗震墙墙肢在竖向荷载和水平荷载作用下属偏心受力构件，它与普通偏心受力柱的区别在于截面高度大、宽度小，它与普通偏心受力柱的区别在于截面高度大、宽度小，有均匀的分布钢筋。因此，截面设计时应考虑分布钢筋的有均匀的分布钢筋。因此，截面设计时应考虑分布钢筋的影响并进行平面外的稳定验算。影响并进行平面外的稳定验算。 偏

18、心受压墙肢可分为大偏压和小偏压两种情况。当发生大偏心受压墙肢可分为大偏压和小偏压两种情况。当发生大偏压破坏时，位于受压区和受拉区的分布钢筋都可能屈服偏压破坏时，位于受压区和受拉区的分布钢筋都可能屈服。但在受压区，考虑倒分布钢筋直径小，受压易屈曲，因。但在受压区，考虑倒分布钢筋直径小，受压易屈曲，因此设计中可不考虑其作用。受拉区靠近中和轴附近的分布此设计中可不考虑其作用。受拉区靠近中和轴附近的分布钢筋，其拉应力较小，可不考虑，而设计中仅考虑距受压钢筋，其拉应力较小，可不考虑，而设计中仅考虑距受压区边缘区边缘1.5x（x为截面受压区高度）以外的受拉分布钢筋屈为截面受压区高度）以外的受拉分布钢筋屈服

19、服。 墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2 当发生小偏压破坏时，墙肢截面大部分或全部受压，因此当发生小偏压破坏时，墙肢截面大部分或全部受压，因此可认为所有分布钢筋均受压易屈曲或部分受拉但应变很小可认为所有分布钢筋均受压易屈曲或部分受拉但应变很小而忽略其作用，故设计时可不考虑分布筋的作用，即小偏而忽略其作用，故设计时可不考虑分布筋的作用，即小偏压墙肢的计算方法与小偏压柱完全相同，但需验算墙体平压墙肢的计算方法与小偏压柱完全相同，但需验算墙体平面外的稳定。大、小偏压墙肢的判别可采用与大、小偏压面外的稳定。大、小偏压墙肢的判别可采用与大、小偏压柱完全相同的判别方法。柱完全相同的判别方法。墙肢的抗

20、震设计墙肢的抗震设计2.13.24、偏心受拉承载力计算、偏心受拉承载力计算 偏心受拉墙肢分为大偏拉和小偏拉两种情况。当发生大偏偏心受拉墙肢分为大偏拉和小偏拉两种情况。当发生大偏拉破坏时，其受力和破坏特征同大偏压，故可采用大偏压拉破坏时，其受力和破坏特征同大偏压，故可采用大偏压的计算方法；当发生小偏拉破坏时，墙肢全截面受拉，混的计算方法；当发生小偏拉破坏时，墙肢全截面受拉，混凝土不参与工作，其抗侧能力和耗能能力都很差，不利于凝土不参与工作，其抗侧能力和耗能能力都很差，不利于抗震，因此应避免使用。抗震，因此应避免使用。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.25限制墙肢轴压比，保证墙肢的延性限制墙肢

21、轴压比，保证墙肢的延性v 为了保证抗震墙的延性，避免截面上的受压区高度过大为了保证抗震墙的延性，避免截面上的受压区高度过大而出现小偏压情况，应当控制抗震墙加强区截面的相对而出现小偏压情况，应当控制抗震墙加强区截面的相对受压区高度，抗震墙截面受压区高度与截面形状有关，受压区高度，抗震墙截面受压区高度与截面形状有关，实际工程中抗震墙截面复杂，设计时计算受压区高度会实际工程中抗震墙截面复杂，设计时计算受压区高度会增加困难。增加困难。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2v 为此，我国规范采用了简化方法，要求限制截面的平为此，我国规范采用了简化方法，要求限制截面的平均轴压比。规范规定，一、二、三级抗

22、震等级的抗震均轴压比。规范规定，一、二、三级抗震等级的抗震墙，其重力荷载代表值作用下的轴压比不宜超过下表墙，其重力荷载代表值作用下的轴压比不宜超过下表的限值。的限值。 墙肢轴压比限值墙肢轴压比限值AfNc轴压比轴压比一级（一级（9度）度）一级（一级（8度）度）二、三级二、三级注：注：N为重力荷载代表值下抗震墙墙肢的轴向压力设计值；为重力荷载代表值下抗震墙墙肢的轴向压力设计值； A为抗震墙墙肢截面面积。为抗震墙墙肢截面面积。墙肢的抗震设计要点墙肢的抗震设计要点2.13.26设置边缘构件，改善墙肢的延性设置边缘构件，改善墙肢的延性 v 规范规定，抗震墙的墙肢两端应设置边缘构件，抗

23、震墙规范规定，抗震墙的墙肢两端应设置边缘构件，抗震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、改善抗震墙延性的重要措施。变、改善抗震墙延性的重要措施。v 边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙，其箍筋边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙，其箍筋较多，对混凝土的约束较强；构造边缘构件的箍筋较少较多，对混凝土的约束较强；构造边缘构件的箍筋较少，对混凝土约束较差或没有约束。，对混凝土约束较差或没有约束。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2

24、v 当轴压比较小时，即使在墙端部不设约束边缘构件，抗当轴压比较小时，即使在墙端部不设约束边缘构件，抗震墙也具有较好的延性和耗能能力；而当轴压比超过一震墙也具有较好的延性和耗能能力；而当轴压比超过一定值时，不设约束边缘构件的抗震墙，其延性和耗能能定值时，不设约束边缘构件的抗震墙，其延性和耗能能力降低。因此，规范提出了根据不同的轴压比采用不同力降低。因此，规范提出了根据不同的轴压比采用不同边缘构件的规定。边缘构件的规定。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2v 规范规定，一、二和三级抗震墙底部加强部位及相邻的规范规定，一、二和三级抗震墙底部加强部位及相邻的上一层应按规定设置约束边缘构件，以提供足

25、够的约束上一层应按规定设置约束边缘构件，以提供足够的约束，但墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴压比小于，但墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴压比小于下表的规定值时可按规定设置构造边缘构件，以提供适下表的规定值时可按规定设置构造边缘构件，以提供适度约束。度约束。抗震墙设置构造边缘构件的最大轴压比抗震等级（设防烈度）抗震等级（设防烈度）一级（一级（9度）度）一级（一级（7、8度）度）二、三级二、三级轴压比轴压比墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计v 一、二和三级级抗震设计抗震墙的其他部位以及四级抗一、二和三级级抗震设计抗震墙的其他部位以及四级抗震设计和非抗震设计的抗震墙墙肢端部均应按

26、要求设置震设计和非抗震设计的抗震墙墙肢端部均应按要求设置构造边缘构件构造边缘构件. .2.13.27控制墙肢截面尺寸，避免过早剪切破坏控制墙肢截面尺寸，避免过早剪切破坏 墙肢截面厚度，除了应满足承载力的要求外，还要满足稳墙肢截面厚度，除了应满足承载力的要求外，还要满足稳定和避免过早出现剪切斜裂缝的要求。通常把稳定要求的定和避免过早出现剪切斜裂缝的要求。通常把稳定要求的厚度称为最小厚度，通过构造要求确定。在实际结构中，厚度称为最小厚度，通过构造要求确定。在实际结构中，楼板是抗震墙的侧向支承，可防止抗震墙由于侧向变形而楼板是抗震墙的侧向支承，可防止抗震墙由于侧向变形而失稳，与抗震墙平面外相交的抗震

27、墙也是侧向支承，也可失稳，与抗震墙平面外相交的抗震墙也是侧向支承，也可防止抗震墙平面外失稳。因此，一般来说，抗震墙的最小防止抗震墙平面外失稳。因此，一般来说，抗震墙的最小厚度由楼层高度控制。厚度由楼层高度控制。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.2 规范规定，按一、二级抗震等级设计的抗震墙的截面厚度规范规定，按一、二级抗震等级设计的抗震墙的截面厚度，底部加强部位不宜小于层高或无支长度的，底部加强部位不宜小于层高或无支长度的1/16，且不应，且不应小于小于200mm；其他部位不宜小于层高或无支长度的；其他部位不宜小于层高或无支长度的1/20，且不应小于且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设

28、计的抗震墙的；按三、四级抗震等级设计的抗震墙的截面厚度，底部加强部位不宜小于层高或无支长度的截面厚度，底部加强部位不宜小于层高或无支长度的1/20，且不应小于，且不应小于160mm；其他部位不宜小于层高或无支长度；其他部位不宜小于层高或无支长度的的1/25，且不应小于，且不应小于140mm。墙肢的抗震设计墙肢的抗震设计2.13.28配置分布钢筋，提高墙肢的受力性能配置分布钢筋，提高墙肢的受力性能 v 墙肢应配置竖向和横向分布钢筋，分布钢筋的作用是多方墙肢应配置竖向和横向分布钢筋，分布钢筋的作用是多方面的：抗剪、抗弯、减少收缩裂缝等。试验表明，当分布面的：抗剪、抗弯、减少收缩裂缝等。试验表明，当

29、分布钢筋配筋率低于钢筋配筋率低于0.1时，抗震墙出现脆性破坏；配筋率低时，抗震墙出现脆性破坏；配筋率低于于0.25时，抗震墙会产生明显的温度裂缝。故分布钢筋除时，抗震墙会产生明显的温度裂缝。故分布钢筋除应满足承载力计算要求外，还必须满足最小配筋率要求。应满足承载力计算要求外，还必须满足最小配筋率要求。墙肢的抗震设计要点墙肢的抗震设计要点2.13.2联肢抗震墙的抗震性能联肢抗震墙的抗震性能v 联肢抗震墙的抗震性能取决于墙肢的延性、连梁的延性联肢抗震墙的抗震性能取决于墙肢的延性、连梁的延性及连梁的刚度和强度。最理想的情况是连梁先于墙肢屈及连梁的刚度和强度。最理想的情况是连梁先于墙肢屈服，且连梁具有

30、足够的延性，待墙肢底部出铰以后形成服，且连梁具有足够的延性，待墙肢底部出铰以后形成机构。机构。v 数量众多的连梁端部塑性铰既可较多地吸收地震能量，数量众多的连梁端部塑性铰既可较多地吸收地震能量，又能继续传递弯矩与剪力，而且对墙肢形成约束弯矩，又能继续传递弯矩与剪力，而且对墙肢形成约束弯矩，使其保持足够的刚度和承载力。墙肢底部的塑性铰也具使其保持足够的刚度和承载力。墙肢底部的塑性铰也具有延性，这样的联肢抗震墙延性最好。有延性，这样的联肢抗震墙延性最好。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2联肢抗震墙的抗震性能联肢抗震墙的抗震性能v 若连梁的刚度及抗弯承载力较高时，连梁可能不屈服，若连梁的刚

31、度及抗弯承载力较高时，连梁可能不屈服，这使联肢墙与墙肢类似，首先在墙底出现塑性铰并形成这使联肢墙与墙肢类似，首先在墙底出现塑性铰并形成机构。只要墙肢不过早剪坏，这种破坏仍然属于有延性机构。只要墙肢不过早剪坏，这种破坏仍然属于有延性的弯曲破坏。的弯曲破坏。v 但是与前者相比，耗能集中在墙肢底部铰上。这种破坏但是与前者相比，耗能集中在墙肢底部铰上。这种破坏结构不如前者多铰破坏机构好。结构不如前者多铰破坏机构好。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2联肢抗震墙的抗震性能联肢抗震墙的抗震性能v 当连梁先遭剪切破坏时，会使墙肢丧失约束而形成单独当连梁先遭剪切破坏时，会使墙肢丧失约束而形成单独墙肢。

32、此时，墙肢中的轴力减小，弯矩加大，墙的侧向墙肢。此时，墙肢中的轴力减小，弯矩加大，墙的侧向刚度大大降低。刚度大大降低。v 但是，如果能保持墙肢处于良好的工作状态，那么结构但是，如果能保持墙肢处于良好的工作状态，那么结构仍可继续承载，直到墙肢屈服形成机构。只要墙肢塑性仍可继续承载，直到墙肢屈服形成机构。只要墙肢塑性铰具有延性，则这种破坏也是属于延性的弯曲破坏，但铰具有延性，则这种破坏也是属于延性的弯曲破坏，但同样没有多铰破坏机构好。同样没有多铰破坏机构好。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2联肢抗震墙的抗震性能联肢抗震墙的抗震性能v 墙肢剪坏是一种脆性破坏，因而没有延性或者延性很小，墙肢

33、剪坏是一种脆性破坏，因而没有延性或者延性很小，应予避免。值得注意的是，设计中往往由于疏忽，将连梁应予避免。值得注意的是，设计中往往由于疏忽，将连梁设计过强而引起墙肢破坏。应注意，如果连梁较强而形成设计过强而引起墙肢破坏。应注意，如果连梁较强而形成整体墙，则应与墙肢相类似加强塑性铰区的设计。整体墙，则应与墙肢相类似加强塑性铰区的设计。v 按按“强墙弱梁强墙弱梁”原则设计联肢墙，并按原则设计联肢墙，并按“强剪弱弯强剪弱弯”原则原则设计墙肢和连梁，可以得到较为理想的延性联肢墙结构。设计墙肢和连梁，可以得到较为理想的延性联肢墙结构。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2双肢抗震墙的抗震设计双肢抗

34、震墙的抗震设计v 通常，双肢抗震墙在竖向荷载和水平荷载作用下，一个墙通常，双肢抗震墙在竖向荷载和水平荷载作用下，一个墙肢处于偏心受压状态，而另一墙肢则处于偏心受拉状态。肢处于偏心受压状态，而另一墙肢则处于偏心受拉状态。试验表明，受拉墙肢开裂后，其刚度降低将导致发生内力试验表明，受拉墙肢开裂后，其刚度降低将导致发生内力重分布，即偏拉墙肢的抗剪能力迅速降低，而偏压墙肢的重分布，即偏拉墙肢的抗剪能力迅速降低，而偏压墙肢的内力有所加大。为保证墙肢有足够的承载力，内力有所加大。为保证墙肢有足够的承载力，抗震规范抗震规范规定，当任一墙肢全截面平均出现拉应力且处于大偏心规定，当任一墙肢全截面平均出现拉应力且

35、处于大偏心受拉状态时，另一墙肢组合的剪力设计值应乘以增大系数受拉状态时，另一墙肢组合的剪力设计值应乘以增大系数1.25。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2连梁的抗震性能连梁的抗震性能v 为了能使联肢墙形成理想的多铰机构，具有较大的延性为了能使联肢墙形成理想的多铰机构，具有较大的延性，连梁应具有良好的抗震性能。连梁与普通梁在截面尺，连梁应具有良好的抗震性能。连梁与普通梁在截面尺寸和受力变形等方面有所不同。寸和受力变形等方面有所不同。v 连梁通常是跨度小而梁高大（接近深梁），同时竖向荷连梁通常是跨度小而梁高大（接近深梁），同时竖向荷载产生的弯矩和剪力不大，而在水平荷载下与墙肢相互载产生的

36、弯矩和剪力不大，而在水平荷载下与墙肢相互作用产生的约束弯矩与剪力较大，对剪应力十分敏感，作用产生的约束弯矩与剪力较大，对剪应力十分敏感，容易出现斜裂缝。在反复荷载作用下，连梁易形成交叉容易出现斜裂缝。在反复荷载作用下，连梁易形成交叉斜裂缝，使混凝土酥裂，延性较差。斜裂缝，使混凝土酥裂，延性较差。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2连梁的抗震性能连梁的抗震性能v 改善连梁延性的主要措施是限制剪压比和提高配箍数量改善连梁延性的主要措施是限制剪压比和提高配箍数量。限制连梁的平均剪应力，实际上是限制连梁纵筋的配。限制连梁的平均剪应力，实际上是限制连梁纵筋的配筋数量。跨高比愈小，限制愈严格，有时

37、甚至不能满足筋数量。跨高比愈小，限制愈严格，有时甚至不能满足弹性计算所得设计弯矩的要求。此时，用加高连梁断面弹性计算所得设计弯矩的要求。此时，用加高连梁断面尺寸的做法是不明智的，应当设法降低连梁的弯矩，减尺寸的做法是不明智的，应当设法降低连梁的弯矩，减小连梁截面高度或提高混凝土等级。小连梁截面高度或提高混凝土等级。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.13.2连梁的抗震性能连梁的抗震性能v 连梁降低弯矩后进行配筋可以使连梁抗弯承载力降低，连梁降低弯矩后进行配筋可以使连梁抗弯承载力降低，较早地出现塑性铰，并且可以降低梁中的平均剪应力，较早地出现塑性铰，并且可以降低梁中的平均剪应力，改善其延性。连梁

38、弯矩降低得愈多，就愈早出现塑性铰改善其延性。连梁弯矩降低得愈多，就愈早出现塑性铰，塑性转动也会愈大，对连梁的延性要求就愈高。所以，塑性转动也会愈大，对连梁的延性要求就愈高。所以，连梁的弯矩调幅要适当，且应注意连梁在正常使用荷，连梁的弯矩调幅要适当，且应注意连梁在正常使用荷载作用下，钢筋不能屈服。载作用下，钢筋不能屈服。联肢墙的抗震设计联肢墙的抗震设计2.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要点3.21 1按强剪弱弯设计，尽量避免剪切破坏按强剪弱弯设计，尽量避免剪切破坏 为了实现连梁的强剪弱弯、推迟剪切破坏，连梁要求按为了实现连梁的强剪弱弯、推迟剪切破坏，连梁要求按“强剪弱弯强剪弱弯”进行设计。规

39、范规定，有地震作用组合的一、进行设计。规范规定，有地震作用组合的一、二、三级抗震等级时，跨高比大于二、三级抗震等级时，跨高比大于2.5的连梁的剪力设计值的连梁的剪力设计值应按下式进行调整：应按下式进行调整：GbnrblbvbbVlMMV)( 9度抗震设计时尚应符合：度抗震设计时尚应符合：GbnrbualbuabVlMMV)( 1 . 12.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要点3.22 2控制连梁截面尺寸，避免过早剪切破坏控制连梁截面尺寸，避免过早剪切破坏 虽然可以通过强剪弱弯设计使连梁的受弯钢筋先屈服，但虽然可以通过强剪弱弯设计使连梁的受弯钢筋先屈服，但是如果截面平均剪应力过大，在受弯钢筋屈

40、服之后，连梁是如果截面平均剪应力过大，在受弯钢筋屈服之后，连梁仍会发生剪切破坏。此时，箍筋并没有充分发挥作用。这仍会发生剪切破坏。此时，箍筋并没有充分发挥作用。这种剪切破坏可称为剪切变形破坏，因为它并不是受剪承载种剪切破坏可称为剪切变形破坏，因为它并不是受剪承载力不足，而是剪切变形超过了混凝土变形极限而出现的剪力不足，而是剪切变形超过了混凝土变形极限而出现的剪坏，有一定延性，属于弯曲屈服后的剪坏。坏，有一定延性，属于弯曲屈服后的剪坏。 因此，规范对连梁的截面尺寸提出了剪压比的限制要求，因此，规范对连梁的截面尺寸提出了剪压比的限制要求，对小跨高比的连梁限制更加严格。对小跨高比的连梁限制更加严格。

41、2.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要点3.22 2控制连梁截面尺寸，避免过早剪切破坏控制连梁截面尺寸，避免过早剪切破坏 规范对有地震作用组合时，连梁的截面尺寸应满足下列要规范对有地震作用组合时，连梁的截面尺寸应满足下列要求：求： 跨高比大于跨高比大于2.5时：时：02 . 01bbccREbhbfV 跨高比不大于跨高比不大于2.5时：时：015. 01bbccREbhbfV式中，式中，Vb为连梁剪力设计值；为连梁剪力设计值；c为混凝土强度影响系数；为混凝土强度影响系数；bb为连梁截面宽为连梁截面宽度；度；hbo为连梁截面有效高度。为连梁截面有效高度。2.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要

42、点3.23 3调整连梁内力，满足抗震性能要求调整连梁内力，满足抗震性能要求v 抗震墙在水平荷载作用下，其连梁内通常产生很大的剪力抗震墙在水平荷载作用下，其连梁内通常产生很大的剪力和弯矩。由于连梁的宽度往往较小（通常与墙厚相同），和弯矩。由于连梁的宽度往往较小（通常与墙厚相同），这使得连梁的截面尺寸和配筋往往难以满足设计要求，即这使得连梁的截面尺寸和配筋往往难以满足设计要求，即存在连梁截面尺寸不能满足剪压比限值、纵向受拉钢筋超存在连梁截面尺寸不能满足剪压比限值、纵向受拉钢筋超筋、不满足斜截面受剪承载力要求等问题。筋、不满足斜截面受剪承载力要求等问题。v 若加大连梁截面尺寸，则因连梁刚度的增加而导

43、致其内力若加大连梁截面尺寸，则因连梁刚度的增加而导致其内力也增加。规范规定，当连梁不满足剪压比的限制要求时，也增加。规范规定，当连梁不满足剪压比的限制要求时，可采用下列方法来处理：可采用下列方法来处理：2.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要点3.2 （1）减小连梁截面高度。）减小连梁截面高度。 （2）加大洞口宽度。）加大洞口宽度。 （2）抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调）抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。但在内力计算时已经将连梁刚幅，以降低其剪力设计值。但在内力计算时已经将连梁刚度进行了折减，其调幅范围应当限制或不再继续调幅。当度进行了折减，其调

44、幅范围应当限制或不再继续调幅。当部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位连梁和墙肢的弯矩部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高。设计值应相应提高。 2.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要点3.2 连梁塑性调幅可采用两种方法，一是在内力计算前就将连连梁塑性调幅可采用两种方法，一是在内力计算前就将连梁刚度进行折减（规范规定折减系数不宜小于梁刚度进行折减（规范规定折减系数不宜小于0.5）；二是）；二是在内力计算之后，将连梁弯矩和剪力组合值直接乘以折减在内力计算之后，将连梁弯矩和剪力组合值直接乘以折减系数。建议一般情况下，连梁调幅后的弯矩不小于调幅前系数。建议一般情况下，连梁调

45、幅后的弯矩不小于调幅前弯矩（完全弹性）的弯矩（完全弹性）的 0.8 倍（倍（67 度）和度）和 0.5 倍倍 (89 度度）。在一些由风荷载控制设计的抗震墙结构中，连梁弯矩）。在一些由风荷载控制设计的抗震墙结构中，连梁弯矩不宜折减。不宜折减。2.1连梁的抗震设计要点连梁的抗震设计要点3.2 （4）为保证抗震墙）为保证抗震墙“强墙弱梁强墙弱梁”的延的延性要求，当联肢抗震墙中某几层连梁的性要求，当联肢抗震墙中某几层连梁的弯矩设计值超过其最大受弯承载力时，弯矩设计值超过其最大受弯承载力时，可降低这些部位的连梁弯矩设计值，并可降低这些部位的连梁弯矩设计值，并将其余部位的连梁弯矩设计值相应提高将其余部位

46、的连梁弯矩设计值相应提高，以满足平衡条件。经调整的连梁弯矩，以满足平衡条件。经调整的连梁弯矩设计值，可均取为最大弯矩连梁调整前设计值，可均取为最大弯矩连梁调整前弯矩设计值的弯矩设计值的80，见右图，必要时可，见右图，必要时可提高墙肢的配筋，以满足极限平衡条件提高墙肢的配筋，以满足极限平衡条件。 联肢抗震墙联肢抗震墙连梁的弯距设计值连梁的弯距设计值2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.21 1框架框架抗震墙的共同工作特性抗震墙的共同工作特性：框架框架抗震墙结构是通过刚性楼盖使钢筋混凝土框架和抗震墙结构是通过刚性楼盖使钢筋混凝土框架和抗震墙协调变形共同工作的。抗震

47、墙协调变形共同工作的。对于纯框架结构，柱轴向变形所引起的倾覆状的变形影对于纯框架结构，柱轴向变形所引起的倾覆状的变形影响是次要的。由响是次要的。由D D值法可知，框架结构的层间位移与层间值法可知，框架结构的层间位移与层间总剪力成正比，因层间剪力自上而下越来越大，故层间总剪力成正比，因层间剪力自上而下越来越大，故层间位移也是自上而下越来越大，这与悬臂梁的剪切变形相位移也是自上而下越来越大，这与悬臂梁的剪切变形相一致，故称为剪切型变形。一致，故称为剪切型变形。2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.21 1框架框架抗震墙的共同工作特性抗震墙的共同工作特性：对于纯抗震

48、墙结构，其在各楼层处的弯矩等于外荷载在对于纯抗震墙结构，其在各楼层处的弯矩等于外荷载在该楼面标高处的倾覆力矩，该力矩与抗震墙纵向变形的该楼面标高处的倾覆力矩，该力矩与抗震墙纵向变形的曲率成正比，其变形曲线凸向原始位移，这与悬臂梁的曲率成正比，其变形曲线凸向原始位移，这与悬臂梁的弯曲变形相一致，故称为弯曲型变形。弯曲变形相一致，故称为弯曲型变形。2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.21 1框架框架抗震墙的共同工作特性抗震墙的共同工作特性：当框架与抗震墙共同作用时，二者变形必须协调一致，当框架与抗震墙共同作用时，二者变形必须协调一致，在下部楼层，抗震墙位移较小；

49、它使得框架必须按弯曲在下部楼层，抗震墙位移较小；它使得框架必须按弯曲型曲线变形，使之趋于减少变形，抗震墙协助框架工作，型曲线变形，使之趋于减少变形，抗震墙协助框架工作，外荷载在结构中引起的总剪力将大部分由抗震墙承受；外荷载在结构中引起的总剪力将大部分由抗震墙承受；在上部楼层，抗震墙外倾，而框架内收，协调变形的结在上部楼层，抗震墙外倾，而框架内收，协调变形的结果是框架协助抗震墙工作，顶部较小的总剪力主要由框果是框架协助抗震墙工作，顶部较小的总剪力主要由框架承担，而抗震墙仅承受来自框架的负剪力。架承担，而抗震墙仅承受来自框架的负剪力。2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计

50、要点3.21 1框架框架抗震墙的共同工作特性抗震墙的共同工作特性：2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.22 2抗震墙的合理数量：抗震墙的合理数量：当一般来讲，多设抗震墙可以提高建筑物的抗震性能，当一般来讲，多设抗震墙可以提高建筑物的抗震性能，减轻震害。但是，如果抗震墙超过了合理的数量，就会减轻震害。但是，如果抗震墙超过了合理的数量，就会增加建筑物的造价。这是因为随着抗震墙的增加，结构增加建筑物的造价。这是因为随着抗震墙的增加，结构刚度也随之增大，周期缩短，于是作用于结构的地震力刚度也随之增大，周期缩短，于是作用于结构的地震力也加大所造成的。这样，必有一个合理

51、的抗震墙数量，也加大所造成的。这样，必有一个合理的抗震墙数量，能兼顾抗震性能和经济性两方面的要求。能兼顾抗震性能和经济性两方面的要求。2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.22 2抗震墙的合理数量：抗震墙的合理数量：基于国内的设计经验，表基于国内的设计经验，表1 1列出了底层结构截面面积列出了底层结构截面面积（即抗震墙截面面积（即抗震墙截面面积A Aw w和柱截面面积和柱截面面积A Ac c之和）与楼面面积之和）与楼面面积之比之比A Af f、抗震墙截面面积、抗震墙截面面积A Aw w与楼面面积与楼面面积A Af f之比的合理范围。之比的合理范围。设计条件设计

52、条件7度，度，类场地类场地3%5%2%3%8度，度，类场地类场地4%6%3%4%fcwAAA fwAA表表1 底层结构截面面积与楼面面积之比底层结构截面面积与楼面面积之比2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.23 3水平地震作用计算：水平地震作用计算：对于规则的框架对于规则的框架抗震墙结构，与框架结构相同，作为抗震墙结构，与框架结构相同，作为一种近似计算，本书仍建议采用底部剪力法来确定计算一种近似计算，本书仍建议采用底部剪力法来确定计算单元的总水平地震作用标准值单元的总水平地震作用标准值F FEk、各层的水平地震作用、各层的水平地震作用标准值标准值FiFi和顶

53、部附加水平地震作用标准值和顶部附加水平地震作用标准值F Fn。采用顶。采用顶点位移法公式来计算框架点位移法公式来计算框架抗震墙结构的基本周期，其抗震墙结构的基本周期，其中：结构顶点假想位移中：结构顶点假想位移u uT(m(m) )应为，假想地把集中各层楼应为，假想地把集中各层楼层处的重力荷载代表值层处的重力荷载代表值G Gi按等效原则化为均匀水平荷载按等效原则化为均匀水平荷载(q)(q)；考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数采用；考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数采用0.8。2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震设计要点3.24 4内力与位移计算：内力

54、与位移计算：框架框架抗震墙结构在水平荷载作用下的内力与位移计算抗震墙结构在水平荷载作用下的内力与位移计算方法可分为电算法和手算法。采用电算法时，先将框方法可分为电算法和手算法。采用电算法时，先将框架架抗震墙结构转换为壁式框架结构，然后采用矩振位抗震墙结构转换为壁式框架结构，然后采用矩振位移法借助计算机进行计算，其计算结果较为准确。手算移法借助计算机进行计算，其计算结果较为准确。手算法，即微分方程法，该方法将所有框架等效为综合框架，法，即微分方程法，该方法将所有框架等效为综合框架，所有抗震墙等效为综合抗震墙，所有连梁等效为综合连所有抗震墙等效为综合抗震墙，所有连梁等效为综合连梁，并把它们移到同一平面内，通过自身平面内刚度为梁，并把它们移到同一平面内，通过自身平面内刚度为无穷大的楼盖的连结作用而协调变形共同工作。无穷大的楼盖的连结作用而协调变形共同工作。2.1框架框架- -抗震墙结构的抗震设计要点抗震墙结构的抗震