多层及高层建筑结构设计5

多层及高层砼建筑结构设计第五章剪力墙结构设计

目录绪论第一章高层建筑结构体系及布置第二章高层建筑结构上的作用第三章计算原则及一般规定第四章框架结构第五章剪力墙结构设计第六章框架-剪力墙结构第五章剪力墙结构设计

5.1剪力墙结构的布置5.2剪力墙截面尺寸的确定5.3剪力墙的类型5.4剪力墙结构平面协同工作分析5.5整截面墙内力和位移的计算5.6整体小开口墙的内力和位移计算5.7双肢墙的内力和位移计算5.8截面设计及构造5.1剪力墙结构的布置及一般规定

现浇高层钢筋混凝土剪力墙结构，适用于住宅、公寓、饭店、医院病房楼等平面墙体布置较多的建筑。

当住宅、公寓、饭店等建筑，在底部一层或多层需设置机房、汽车房、商店、餐厅等较大平面空间用房时，可以设计成上部为一般剪力墙结构，底部为部分剪力墙落到基础，其余为框架承托上部剪力墙结构。

剪力墙结构的平面体形，可根据建筑功能需要，设计成各种形状，剪力墙应按各类房屋使用要求、满足抭侧力刚度和承载力进行合理布置。剪力墙结构西工大长安校区小高层住宅3室2厅135㎡短肢剪力墙结构1、平面布置双向布置剪力墙，宜使两个方向抗侧刚度接近使结构具有适宜刚度，剪力墙刚度不宜过大间距6-8m长度L<=8m2、立面布置门窗洞口宜上下对齐，成列布置规则开洞刚度避免突变，上下连续back3、墙肢高宽比H/B>2细高防止脆性的剪切破坏对于长墙——开设洞口4、不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构抗震性能差无地震区应用经验back5.2剪力墙截面尺寸的确定

1、剪力墙截面最小厚度无支长度是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支撑墙的长度。

剪力墙加强部位规范7.1.9条对剪力墙加强部位的规定：一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150M时，其底部加强部位的高度可取墙肢总高1/10，部分框支剪力墙结构底部加墙部位可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高1/8的大者。

塑性铰一般出现在剪力墙底部；为保证出现塑性铰后剪力墙具有足够的延性，故必须在该范围加强构造措施，提高抗剪切破坏能力。2、剪力墙轴压比限值

back5.3剪力墙的类型1、分类原则（指标）整体性系数——连梁总抗弯线刚度与墙肢总抗弯线刚度比净惯性矩/总惯性矩——墙肢截面与洞口宽窄的关系洞口面积、位置2、剪力墙的分类整截面剪力墙整体小开口剪力墙联肢剪力墙壁式框架不规则开洞剪力墙整截面墙3、剪力墙的简化分析方法（1）材料力学方法整截面墙、整体小开口墙（2）连续化法联肢墙（3）带刚域D值法壁式框架整体小开口墙联肢墙壁式框架4、剪力墙分类的判别条件——反映了连梁与墙肢刚度之间的比值，体现了整体性；——反映了孔洞的宽窄；孔洞狭窄，小整体小开口剪力墙联肢剪力墙壁式框架

5.4剪力墙结构平面协同工作分析1、基本假定楼盖在自身平面刚度无限大；各片剪力墙在平面内刚度很大，在平面外刚度很小；

有效翼缘宽度不考虑扭转2、总原则荷载在各片剪力墙之间的分配竖向荷载——按受荷面积水平荷载——按等效抗弯刚度back5.5整截面墙内力和位移的计算1、内力计算（均布荷载）弯矩剪力2、侧移计算考虑剪切变形的影响式中：等效刚度顶点位移back5.6整体小开口墙的内力和位移计算1、整体小开口墙的特点（1）正应力在整个截面上基本上是直线分布，局部弯矩不超过整体弯矩的15%；（2）大部分楼层上，墙肢上不出现反弯点。整体墙-整体弯曲墙肢-局部弯曲2、整体小开口墙的内力计算（1）墙肢的弯矩式中：

——第J墙肢截面惯性矩；

——整个剪力墙截面对组合截面形心的惯性矩；

——外荷载在计算截面产生的弯矩。（2）墙肢的剪力

（3）墙肢的轴力

back3、整体小开口墙的位移计算back思考题：

1、剪力墙根据洞口的大小、位置可分为哪几类？2、什么叫短肢剪力墙？5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法1、基本假定楼盖平面内刚度无穷大连梁竖向连续化假定连梁反弯点位于跨中有关参数沿竖向为常数2、计算基本思路——位移协调连梁跨中位移=墙肢弯曲变形部分+墙肢轴向变形部分+连梁弯曲和剪切变形部分=0建立二阶常系数微分方程→连杆的剪力→剪力墙内力back5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法3、建立微分方程（1）由墙肢弯曲变形所产生的竖向位移（2）由墙肢轴向变形所产生的竖向位移5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法（3）由连梁弯曲变形和剪切变形所产生的竖向位移式中：——考虑了剪切变形后的连梁折算惯性矩5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法根据变形协调条件对z微分两次，得

(d)引入外荷载所引起的墙肢内力与的关系将两式相加5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法微分一次代入(d)式，并令均布荷载作用下

4、求解微分方程5、内力计算连梁对墙肢的约束弯矩连梁的剪力连梁刚度系数连梁与墙肢的刚度比整体系数5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法连梁的弯矩墙肢的轴力两个墙肢的总弯矩墙肢的弯矩墙肢的剪力折算惯性矩5.7双肢墙的内力和位移计算——连续化方法

6、侧向位移计算

由墙肢弯曲变形引起的位移墙肢剪切变形引起的位移剪力墙总的位移壁式框架——带刚域D值法刚域及其长度原因刚臂长度带刚域D值法带刚域杆件的抗侧刚度转角位移方程梁：k12=ci，k21=c’i，i=EIe/l柱：kc=(c+c’)i/2柱抗侧刚度D值D=(Alpha*12i/h2)=Alpha*12i/h2*(c+c’)/2带刚域杆件的反弯点高度y=a+sy0+y1+y2+y3back5.8截面设计及构造5.8.1墙肢截面设计5.8.2连梁截面设计5.8.3延性问题back5.8.1墙肢截面设计主要内容墙肢正截面受弯承载力计算（偏心受压、偏心受拉）墙肢斜截面受剪承载力计算back1、墙肢正截面受弯承载力计算墙肢的配筋特点：截面呈片状，截面高度远大于墙截面厚度墙内配有均匀的较细竖向分布钢筋压屈计算假定忽略受压区竖向分布钢筋的作用不考虑中和轴附近分布钢筋的拉应力，假定范围内的分布钢筋达到屈服应力back大偏心受力简图设计表达式无地震作用组合有地震作用组合As

AswAs’Nee’fywAsw(hw0-1.5x)/hw0x1.5xback（1）大偏压情况（）对称配筋，先根据构造要求给出ASW（2）小偏压情况（）截面大部或全部受压，受拉部分钢筋未屈服。故不考虑所有分布钢筋与柱相同平面外承载力的验算（3）偏心受拉情况大偏心受拉及小偏心受拉：大偏心受拉极限应力图2、墙肢斜截面（受剪）承载力计算墙肢的剪切破坏形式剪力设计值的确定——强剪弱弯偏压情况偏拉情况back5.8.2连梁截面设计连梁正截面（受弯）计算对称配筋——受压区小连梁斜截面（受剪）计算（剪切破坏严重）剪力设计值的确定——强剪弱弯（同一般框架梁）设计表达式——增大配箍无地震作用组合跨高比>2.5Vb<=0.07fcbbhb0+fyvAsvhb0/s跨高比<=2.5Vb<=0.063fcbbhb0+0.9fyvAsvhb0/s有地震作用组合（…）严格控制截面尺寸（名义剪应力）无地震作用组合Vb<=0.25fcbbhb0有地震作用组合跨高比>2.5Vb<=0.20fcbbhb0/GamaRE跨高比<=2.5Vb<=0.15fcbbhb0/GamaREback5.8.3构造要求1、延性问题剪力墙剪力墙的破坏形态与剪跨比有关——（中）高墙强墙弱梁（破坏机制）尽可能大偏压连梁强剪弱弯抗剪配筋配筋形式——交叉斜筋大配筋量连梁尺寸back2、剪力墙构造要求剪力墙材料：混凝土（>C20），钢筋（分布筋、箍筋一级，其它二级）截面尺寸（厚度）：稳定要求——一级(>=max(h/20，160);其它(>=max(h/25，140)抗剪要求（剪压比）——V<=a*fcbwhw0/GamaRE,a=0.25(0.20),0.20(0.15)配筋：竖向钢筋：端部筋（明柱、暗柱、翼柱）、分布筋水平钢筋：端部附加筋、分布筋洞口加强筋连梁截面尺