第7章钢筋砼剪力墙结构设计

1、第第7章章 剪力墙结构设计剪力墙结构设计27.1 7.1 概述概述 （一）悬臂剪力墙的破坏形态和设计要求（一）悬臂剪力墙的破坏形态和设计要求 特点：静定结构，出现一个塑性铰即特点：静定结构，出现一个塑性铰即成为机构成为机构 控制截面：基底截面、变截面处控制截面：基底截面、变截面处 破坏形态：弯曲、剪切、滑移破坏形态：弯曲、剪切、滑移 延性设计：延性设计： 1 1、强剪弱弯设计（防止塑性铰区剪切、强剪弱弯设计（防止塑性铰区剪切破坏）破坏） 2 2、塑性铰区配筋构造，控制斜裂缝的、塑性铰区配筋构造，控制斜裂缝的开展塑性铰区开展塑性铰区底部底部底部加强底部加强区（区（hw hw 和和 H/8H/8范

2、围）范围） 3 3、轴压比控制、轴压比控制3（二）联肢剪力墙的破坏形态和设计要求（二）联肢剪力墙的破坏形态和设计要求破坏形态：破坏形态： 连梁刚度和抗弯承载力连梁刚度和抗弯承载力 墙肢刚度和抗弯承载力：塑性墙肢刚度和抗弯承载力：塑性铰在连梁端部，耗能，延性好破坏（强墙弱梁）铰在连梁端部，耗能，延性好破坏（强墙弱梁） 连梁刚度、抗弯承载力很大：连梁不屈服，墙肢底部塑连梁刚度、抗弯承载力很大：连梁不屈服，墙肢底部塑性铰，避免剪切破坏可实现延性设计性铰，避免剪切破坏可实现延性设计 连梁抗剪很弱：连梁剪切破坏，墙肢轴力减小弯矩加大，连梁抗剪很弱：连梁剪切破坏，墙肢轴力减小弯矩加大，成为两个悬臂墙，做到

3、强剪弱弯仍可以达到延性设计成为两个悬臂墙，做到强剪弱弯仍可以达到延性设计 墙肢剪切破坏：脆性墙肢剪切破坏：脆性4开洞剪力墙破坏形态开洞剪力墙破坏形态连梁先连梁先塑性铰塑性铰后墙肢后墙肢塑性铰塑性铰墙肢塑墙肢塑性铰性铰连梁剪连梁剪切破坏切破坏墙肢剪墙肢剪切破坏切破坏5延性设计：强墙弱梁、强剪弱弯延性设计：强墙弱梁、强剪弱弯控制塑性铰在恰当的位置控制塑性铰在恰当的位置在塑性铰区防止过早出现剪切破坏（即按强剪弱弯设计），在塑性铰区防止过早出现剪切破坏（即按强剪弱弯设计），防止过早出现锚固破坏（强锚固）防止过早出现锚固破坏（强锚固）在塑性铰区改善抗弯及抗剪钢筋构造，控制斜裂缝开展，在塑性铰区改善抗弯及

4、抗剪钢筋构造，控制斜裂缝开展，充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用总结：联肢剪力墙是多次超静定结构，尽量使连梁上出现塑总结：联肢剪力墙是多次超静定结构，尽量使连梁上出现塑性铰吸收能量性铰吸收能量6 7.2 墙肢设计 一、剪力墙设计计算内容与要求一、剪力墙设计计算内容与要求（1 1）设计对象）设计对象 （a a）剪力墙）剪力墙 正截面：正截面：N N、M M，压弯构件，压弯构件竖向钢筋竖向钢筋 斜截面：斜截面：V V，受剪构件，受剪构件水平钢筋水平钢筋 （b b）连梁：）连梁：M M、V V，受弯、受剪，受弯、受剪纵筋与箍筋纵筋与箍筋（2 2）设计要求：满足强

5、度、刚度、稳定性和延性）设计要求：满足强度、刚度、稳定性和延性 延性设计原则：强墙弱梁，强剪弱弯，强锚固延性设计原则：强墙弱梁，强剪弱弯，强锚固（3 3）设计措施）设计措施 （a a）内力调整）内力调整 （b b）截面尺寸）截面尺寸 （c c）纵筋或竖向钢筋）纵筋或竖向钢筋 （d d）箍筋或水平钢筋）箍筋或水平钢筋7剪力墙钢筋配置 楼板楼板柱柱柱主筋柱主筋箍筋箍筋梁梁梁主筋梁主筋横向钢筋横向钢筋纵向钢筋纵向钢筋柱柱梁梁洞口边缘纵、横向加强筋洞口边缘纵、横向加强筋剪剪力力墙墙配配筋筋示示意意图图二、墙肢设计二、墙肢设计按照混凝土偏压构件计算按照混凝土偏压构件计算按偏心受力构件按偏心受力构件1 1

6、、大偏心受力（受压、拉）、大偏心受力（受压、拉）2 2、小偏心构件（受压、拉）、小偏心构件（受压、拉） 与柱子不同：与柱子不同： 墙肢截面的分布钢筋参与受力墙肢截面的分布钢筋参与受力.并且并且（1）竖向分布箍筋比较细，容易压曲）竖向分布箍筋比较细，容易压曲（2）中和轴处分布钢筋不能屈服）中和轴处分布钢筋不能屈服（一）正截面承载力的计算（一）正截面承载力的计算二、墙肢设计二、墙肢设计（一）正截面承载力的计算（一）正截面承载力的计算内力调整内力调整 一级抗震等级的剪力墙，应按照设计意图控制塑性铰出现部位，在其他一级抗震等级的剪力墙，应按照设计意图控制塑性铰出现部位，在其他部位则应保证不出现塑性铰，

7、因此对一级抗震等级的剪力墙的设计弯矩包线部位则应保证不出现塑性铰，因此对一级抗震等级的剪力墙的设计弯矩包线作了近似的规定：作了近似的规定： l l）底部加强部位及其上一层应按墙底截面组合弯矩计算值采用；）底部加强部位及其上一层应按墙底截面组合弯矩计算值采用； 2 2）其他部位可按墙肢组合弯矩计算值的）其他部位可按墙肢组合弯矩计算值的1.21.2倍采用。倍采用。 其他取最不利内力其他取最不利内力双肢墙双肢墙 1.25M,V1.25M,V 图中虚线为计算的组合图中虚线为计算的组合弯矩图，实线为应采用弯矩图，实线为应采用的弯矩设计值。的弯矩设计值。1、墙肢大偏心受压承载力计算、墙肢大偏心受压承载力计

8、算假定：假定：（1）平截面假定）平截面假定截面的应变沿截截面的应变沿截面高度保持直线分布面高度保持直线分布（2）不考虑混凝土的抗拉强度）不考虑混凝土的抗拉强度（3）不考虑受压分布钢筋的作用）不考虑受压分布钢筋的作用（4）1.5x（x受压区高度）以外受压受压区高度）以外受压分布钢筋达到屈服，参与工作分布钢筋达到屈服，参与工作特点特点:（1）一侧受拉、一侧受压一侧受拉、一侧受压（2）端部受压、受拉屈服，）端部受压、受拉屈服， 大部分受大部分受拉分布钢筋屈服拉分布钢筋屈服（3）受压区混凝土达到受压极限应变）受压区混凝土达到受压极限应变b大偏压大偏压设计方法：设计方法： a、先按构造要求确定全截面的竖

9、向分布、先按构造要求确定全截面的竖向分布钢筋钢筋 b、按计算求端部配筋、按计算求端部配筋ssAA根据平衡条件：根据平衡条件：swA墙肢大偏心受压承载力计算公式墙肢大偏心受压承载力计算公式考虑地震作用时，考虑地震作用时，承载力计算右边承载力计算右边乘以乘以1/RE01001/5 . 1)5 . 1(wswywwcswywwwswywwchAfbfAfNxxhhAfxbfN )1)(1 (2)(00000swywwwswywswwsyswAfNhxhAfMahAfMMMM2、墙肢小偏心受压承载计算、墙肢小偏心受压承载计算特点：特点：（1）一侧受拉、一侧受压或全截面受压一侧受拉、一侧受压或全截面受压

10、（2）远离荷载作用点一侧的钢筋不屈服）远离荷载作用点一侧的钢筋不屈服及分布钢筋不屈服及分布钢筋不屈服（3）受压区混凝土达到受压极限应变）受压区混凝土达到受压极限应变（4）端部受压钢筋屈服）端部受压钢筋屈服假定：假定：（1）平截面假定）平截面假定截面的应变沿截截面的应变沿截面高度保持直线分布面高度保持直线分布（2）不考虑混凝土的抗拉强度）不考虑混凝土的抗拉强度（3）不考虑分布钢筋的作用）不考虑分布钢筋的作用墙肢小偏心受压承载力计算公式墙肢小偏心受压承载力计算公式b根据平衡条件根据平衡条件 按构造查按构造查 的最小值，验算最小配筋率的最小值，验算最小配筋率ssAA、aheeewa20考虑地震作用时

11、，承载力计算右边乘以考虑地震作用时，承载力计算右边乘以1/RE小偏心受压小偏心受压sssywcAAfxbfN1)()2(0010ahAfxhxbfNewsywwc3、偏心受拉墙肢的正截面承载力近似计算：、偏心受拉墙肢的正截面承载力近似计算：wuuMeNN0011（2）地震作用组合时）地震作用组合时 wuuREMeNN00111式中，式中，N0u、Mwu下列公式计算：下列公式计算：ywswysufAfAN20 2)()(00swywswswyswuhfAhfAM式中式中Asw剪力墙腹板竖向分布钢筋的全部截面面积。剪力墙腹板竖向分布钢筋的全部截面面积。 （1）无地震作用组合）无地震作用组合（二）墙

12、肢的斜截面受剪承载力计算（二）墙肢的斜截面受剪承载力计算1 1、内力调整、内力调整( (强剪调整）强剪调整） 底部加强区墙肢剪力设计值，一、二、三级抗震等级调整，底部加强区墙肢剪力设计值，一、二、三级抗震等级调整，四级抗震及无地震左右组合可不调整四级抗震及无地震左右组合可不调整wvwVV9 9度抗震设计尚应符合度抗震设计尚应符合wwwuVMMV1 . 1剪力增大系数，一级为剪力增大系数，一级为1.61.6，二级为，二级为1.41.4，三级为，三级为1.21.2vw 截面尺寸符合下列条件：防止钢筋屈服，混凝土剪压破碎截面尺寸符合下列条件：防止钢筋屈服，混凝土剪压破碎（1 1）无地震作用组合时）无

13、地震作用组合时（2 2）有地震作用组合时）有地震作用组合时 剪跨比剪跨比 大于大于2.52.5时时 剪跨比剪跨比 不大于不大于2.52.5时时025.0wwCCwhbfV)20.0(10wwCCREwhbfV)15.0(10wwCCREwhbfV（二）墙肢的斜截面受剪承载力计算（二）墙肢的斜截面受剪承载力计算2 2、截面尺寸要求、截面尺寸要求无地震作用组合：无地震作用组合：00)13. 05 . 0(5 . 01wshyhwwwthsAfAANhbfV有地震作用组合：有地震作用组合：8 . 0)1 . 04 . 0(5 . 01100wshyhwwwtREhsAfAANhbfV要求：要求： 剪

14、跨比剪跨比 取取2.2 轴向力轴向力02 . 0wwchbfN 工形或工形或T T形截面腹板面积形截面腹板面积wA0wVhM3、剪力墙的斜截面受剪承载力计算、剪力墙的斜截面受剪承载力计算水平分布钢筋水平分布钢筋（三）墙肢构造要求（三）墙肢构造要求1、混凝土强度等级、混凝土强度等级l筒体筒体C25l其他其他C202、最小截面尺寸、最小截面尺寸l剪压比要求剪压比要求l最小墙厚要求最小墙厚要求剪力墙墙肢最小厚度剪力墙墙肢最小厚度部位部位抗震等级抗震等级非抗震非抗震一、二级一、二级三、四级三、四级底部加强部位底部加强部位200mm,h/16160mm,h/20160mm,h/25其他

15、部位其他部位160mm,h/20160mm,h/253、分布钢筋的构造要求、分布钢筋的构造要求l分布钢筋的作用：分布钢筋的作用：l（1）斜裂缝出现后限制斜裂缝的开展，使得剪切破坏有）斜裂缝出现后限制斜裂缝的开展，使得剪切破坏有一定的预兆一定的预兆l（2）混凝土收缩或其他原因产生裂缝时，剪力墙能够抵）混凝土收缩或其他原因产生裂缝时，剪力墙能够抵抗外荷载抗外荷载 l分布钢筋的构造要求分布钢筋的构造要求l竖向、水平分布筋的配筋率，一、二、三级抗震设计不竖向、水平分布筋的配筋率，一、二、三级抗震设计不小于小于0.25，四级抗震和非抗震设计不应小于，四级抗震和非抗震设计不应小于0.20l竖向、水平分布钢

16、筋间距不应大于竖向、水平分布钢筋间距不应大于300mm，直径不小于，直径不小于8mm（三）墙肢构造要求（三）墙肢构造要求4、轴压比限值、轴压比限值抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，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墙肢的轴压比不宜超过表的限值。其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表的限值。AfNc轴压比轴压比一级（一级（9度）度）一级（一级（8、9度）度）二级二级 注：注：N重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值；重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值； A剪力墙截面面积剪力墙截面面积（三）墙肢构造要

17、求（三）墙肢构造要求剪力墙轴压比限值剪力墙轴压比限值5、边缘约束构件（暗柱、端柱和翼墙）、边缘约束构件（暗柱、端柱和翼墙）1）目的：约束混凝土，暗柱或明柱形成较刚性的边框可以）目的：约束混凝土，暗柱或明柱形成较刚性的边框可以有效的阻止剪切裂缝的扩展和贯通，且提高一定的抗弯和有效的阻止剪切裂缝的扩展和贯通，且提高一定的抗弯和抗剪能力，防止倒塌抗剪能力，防止倒塌（三）墙肢构造要求（三）墙肢构造要求端柱端柱暗柱暗柱翼墙翼墙2 2）约束边缘构件体积配箍率）约束边缘构件体积配箍率yvcvvff 约束边缘构件配箍特征值约束边缘构件配箍特征值 混凝土轴心抗压强度设计值混凝土轴心抗压强度设计值 箍筋或拉筋的抗

18、拉强度设计值，超过箍筋或拉筋的抗拉强度设计值，超过360MPa360MPa按按360MPa360MPa计算计算vcfyvf说明：说明： 约束边缘构件范围约束边缘构件范围LcLc及配箍特征值及配箍特征值 取值参看表取值参看表7 74 4v24 7.3 连梁设计 1 1、连梁的受力和变形特点、连梁的受力和变形特点特点：特点： 跨小而梁高跨小而梁高 在往复的约束弯矩作用下易产生较大剪切变形，出现斜裂缝，在往复的约束弯矩作用下易产生较大剪切变形，出现斜裂缝，导致剪切破坏，延性差。需要降低连梁承载力改善延性。导致剪切破坏，延性差。需要降低连梁承载力改善延性。251 1）“强墙弱梁强墙弱梁”的整体设计和的

19、整体设计和“强剪弱弯强剪弱弯”的构件设计的构件设计2 2）“强墙弱梁强墙弱梁”（a a）保证墙肢不过早的出现脆性的剪切破坏）保证墙肢不过早的出现脆性的剪切破坏延性墙肢延性墙肢（b b） 连梁先屈服早于墙肢屈服、避免墙肢过过早的出现脆连梁先屈服早于墙肢屈服、避免墙肢过过早的出现脆性的剪切破坏性的剪切破坏延性连梁延性连梁降低连梁弯矩的方法：降低连梁弯矩的方法：（1 1）进行弹性分析时，降低连梁的刚度）进行弹性分析时，降低连梁的刚度（2 2）用弹性分析所得的内力进行内力调）用弹性分析所得的内力进行内力调幅，按调幅后的弯矩设计（幅，按调幅后的弯矩设计（2020）2 2、连梁的设计原则、连梁的设计原则为

20、了使连梁首先屈服为了使连梁首先屈服降低连梁的弯矩降低连梁的弯矩3、内力调整、内力调整26连梁的强剪弱弯调整（适用于一、二、三级抗震等级）连梁的强剪弱弯调整（适用于一、二、三级抗震等级）GbnrblbvbbVlMMV9 9度抗震设计时尚应符合度抗震设计时尚应符合GbnrbulbubVlMMV/ )( 1 . 1连梁剪力增大系数，一级取连梁剪力增大系数，一级取1.31.3，二级，二级1.21.2，三级，三级1.11.1vb)(0bsyhAfM抗弯设计：抗弯设计：对称配筋：对称配筋：As=As无地震作用组合无地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合)(10bsyREhAfM4 4、连梁的抗弯承载力验算、连梁的抗弯承载力验算285 5、连梁的抗剪承载力验算、连梁的抗剪承载力验算（1 1）无地震作用组合时）无地震作用组合时（2 2）有地震作用组合时）有地震作用组合时 剪跨比剪跨比 大于大于2.52.5时时 剪跨比剪跨比 不大于不大于2.52.5时时007 . 0bsvyvbbtbhsAfhbfV)42. 0(100bsvyvbbtREbhsAfhbfV)9 . 038. 0(100bsvyvbbtREbhsAfhbfV1 1）连梁的受剪截面要求）连梁的受剪截面要求（1 1）无地震作用组合