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1、4-8 剪力墙截面设计和构造要求 高层建筑结构设计高层建筑结构设计 两部分内容 墙肢设计 连梁设计 4.8.1 一般规定 高规JGJ3-2010 第7.1.17.1.9款，共9款 涉及到将结构布置要求、墙段长度、底部加强部 位、与楼面梁的连接、承载力验算的内容等。如 结构布置要求： 应双向布置，形成空间结构。强调对抗震结 构，避免单向布置，并宜使两个方向刚度接近； 规则开洞，洞口成列，成排布置 墙段长度要求： 高宽比不宜小于3.0；墙段长度不宜大于8.0m 。 底部加强部位： 抗震设计时，为保证剪力墙底部出现塑性铰 后具有足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部 位加强抗震措施，包括提高抗剪切破坏
2、的能力， 设置边缘约束构件等，该加强部位称为“底部加 强部位”。 高规规定： 1）从地下室顶板算起； 2）高度范围可取底部两层和墙体总高度的1/10二 者的较大值； 3）计算嵌固端位于地下一层地板或以下时，底部 加强部位宜延伸到计算嵌固端。 承载力验算的内容： 平面内斜截面受剪； 平面内偏心受压或偏心受拉； 平面外轴心受压； 局部受压 4.8.2 墙肢截面设计 墙肢的控制截面一般取墙底截面以及改变墙厚 、 改变混凝土强度等级、改变配筋量的截面。 水平荷载 竖向荷载 弯矩M 剪力V 轴力N 偏心受压构件 或 偏心受拉构件 一、内力设计值 轴力设计值 最不利组合轴力 弯矩设计值、剪力设计值 沿高度
3、分两段： 1）加强部位以上 2）底部加强部位 进行不同的调整。 1.加强部位以上的弯矩、剪力调整 一级：墙肢的组合弯矩设计值乘以增大系数 1.2；组合剪力设计值乘以增大系数1.3。 二、三、四级：不调整。 组合弯矩 1.2倍组合弯矩 底部 加强层 2.底部加强部位的剪力调整 弯矩不调整。 剪力进行调整，方法如下： 一、二、三级：按式（7.2.6-1）调整 9度一级按式（7.2.6-2）调整 抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不宜出现 小偏心受拉；当任一墙肢为偏心受拉时， 另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘 以增大系数1.25。 轴力为拉力 可能出现裂缝 刚度降低 弯矩、剪力 设计值增大 墙肢出现
4、偏心受拉时 另一墙肢的弯 矩和剪力设计 值应放大 双肢墙 二. 剪力墙墙板厚度bw A 按高规附录D验算墙体稳定 B 非抗震设计 : 160mm； 抗震设计设计 ： 应满应满 足下表要求 抗震等级级部位厚度（mm ） 一、二级级 一般墙墙底部加强部位200mm 其他部位160mm 一字型独 立墙墙 底部加强部位220mm 其他部位180mm 三、四级级一般情况160mm 一字型独立墙墙底部加强部位180mm 1）无地震作用组合时 2）有地震作用组合时 墙肢截面尚应符合下式要求墙肢截面尚应符合下式要求 ： 三 正截面强度计算 方法：与偏心受压、偏心受拉构件相同 1偏心受压 （1）大、小偏心受压的
5、判别 当b为大偏心受压 当b为小偏心受压 为墙肢相对受压区高度 b为墙肢相对界限受压区高度 平截面假设截面应变呈直线分布b （2）大偏心受压（b） 与一般大偏压构件相比 破坏形态基本相同 受拉钢筋屈服受压钢筋屈服混凝土压碎 延性破坏形态，属受拉破坏 不同处：片状，较宽，竖向分布筋 分布筋较细，易压碎。 中和轴附近的竖向分布筋在破坏时，不屈服。 为 简化计算，假定1.5xC（xC为受压区高度） 范围以外的受拉分布筋达到屈服，参与 受力 图中：1为等效矩形应力图形系数 C50, 取1.0; C80, 取0.94 其余线性内插 基本公式 (列平衡方程) 讨论 1. 设计题目 a. 对称配筋 按构造给
6、定 b. 非对称配筋 2校核配筋题目 3T形或I形截面 自读 注意：验算b 是否符合x2a， 否则按x=2a计算 （3）小偏心受压（b） 受压破坏, 脆性破坏形态, 受拉钢筋未达到屈服 所有分布钢筋都不计入抗弯 与柱子抗弯承载力计算相同 基本公式 配筋计算 对称配筋 As=As 直接求求As, As 非对称配筋 按端部构造配筋要求给定As 求求As 3. 偏心受拉承载力计算 大偏心受拉 截面部分受拉, 应力分布与大偏压相同 忽略受压区及中和轴附近分布钢筋作用的假定 也相同 基本公式与大偏压相似, 仅轴力的符号不同 小偏心受拉 受压区很小 x2a 按全截面受拉假定配筋 近似公式校核承载能力(对称
7、配筋) 考虑地震作用时; 各类情况中的承载力验算 公式右边都乘以1/RE 四. 斜截面抗剪承载力计算 剪力墙斜裂缝出现的两种情况 情况1: 边缘出现水平裂缝(弯曲受拉) 向墙中倾斜方向 发展, 斜裂缝 情况2: 腹板中部主拉应力过大而出现斜裂缝 斜裂缝出现后的剪切破坏可能有三种情况: (1) 腹部钢筋过少, 形成一条主裂缝劈裂, 丧失承 载力. 对策: 增加腹筋 (2) 腹部钢筋足够, 压应力和剪应力共同作用下, 混 凝土压碎 (抗剪腹筋计算公式的建立基础) (3) 墙截面过小, 或混凝土等级较低, 截面剪应力过 高钢筋应力较小, 混凝土提前剪压破碎 对策: 加大截面, 或提高混凝土强度等级
8、限制剪 压比 抗剪承载力验算公式 混凝土项 轴力项水平分布筋项 偏心受拉时，与N有关的项取“” fsh: 水平钢筋抗拉设计强度 Ash, s: 见下图 4.8.3剪力墙配筋构造 （一）配筋形式 竖向、水平分布筋：单排配筋（高层剪力墙不许用） 多排配筋 bw400mm, 双排 bw400700mm, 三排 bw700mm, 四排 P236 拉结筋 附加筋 各排分布钢筋之间拉筋的间距 600mm，直径6mm 新高规 变化 （二）分布筋最小配筋率 （三）纵向钢筋切断点位置 （四）洞口配筋 （二）、（三）、（四）具体内容，课后自读 延性剪力墙的设计原则 1）强墙弱梁 连梁屈服先于墙肢屈服，通过连梁的塑
9、性变 形耗散地震能量。 2）强剪弱弯 适当提高塑性铰范围及其以上相邻范围的 抗剪承载力，实现墙肢强剪弱弯、避免墙 肢剪切破坏；连梁也应为强剪弱弯。 4.8.4 抗震墙的延性设计要求 3）限制墙肢的轴压比， 墙肢设置边缘构件 4）加强重点部位 剪力墙的重点部位为底部加强部位。 底部加强部位：适当提高抗剪承载力 ，限制墙肢的轴压比，加强抗震构造措施 。 一级剪力墙底部加强部位以上各层提高 抗弯承载力。 5）连梁特殊措施 采取特殊措施，连梁实现强剪弱弯成为 延性构件。 通过延性设计，应达到： 1控制塑性铰位置 2在塑性铰区防止过早出现剪切破坏和 锚固破坏, 应体现“强剪弱弯”、“强锚固” 3改善抗弯
10、和抗剪钢筋构造，控制斜裂 缝发展，充分发挥抗拉钢筋的延性作用 具体做法，自读 4.8.5 剪力墙轴压比限值及边缘构件配筋 要求 研究表明，剪 力墙的边缘构 件（暗柱、明 柱、翼柱）配 置横向钢筋， 可约束和改善 混凝土的受压 性能，增大延 性。 约束边缘构件 的作用解释 两图引自范立础桥梁延性抗震设计 交通版 2001.4 一 轴压比限值 对一、二、三级抗震等级的底部加强 部位（一般为塑性铰区）的最大轴压比作 了限制。其重力荷载代表值作用下墙肢的 轴压比不宜超过下表的限值。 二 约束边缘构件和构造边缘构件 对延性要求比较高的剪力墙，在可能出现塑性铰 的部位应设置约束边缘构件，其他部位可设置构
11、造边缘构件。 约束边缘构件的截面尺寸及配筋都比构造边缘构 件要求高，其长度及配筋量都需要通过计算确定 。 约束边缘构件，在一、二、三级的剪力墙底部加 强部位及其上一层的墙肢端部设置。 边缘约束构件的 主要措施是加大 边缘构件的长度 及体积配箍率。 体积配箍率由配 箍特征值计算。 可以是 暗 柱 端 柱 翼 墙 构造边缘构件，在一、二、三级的剪力墙的其他 部位以及四级和非抗震设计的剪力墙墙肢端部设 置。构造边缘构件按构造要求设置，构造边缘构 件范围见下图。 4.8.6 连梁的承载力计算 （一）连梁正截面承载力的计算 （1）当跨高比l0/h5时，按一般受弯构件计算 （2）当l0/h5时，按深梁计算 （二）斜截面承载力的计算 1连梁截面尺寸应符合下列条件 无地震作用组合： 有地震作用组合 ： 2连梁剪力的调整 按“强剪弱弯”的原则调整梁端剪力设计值 3连梁斜截面承载力计算 1) 无地震作用组合时 2）有地震作用组合时 4.8.7 连梁的配筋构造要求 具体内容自读 新高规增加了连梁正截面最小配筋率 和最大配筋率要求
