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1、高层建筑结构设计,第七章 钢筋混凝土剪力墙设计, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念,一、剪力墙结构特性,1.剪力墙刚度大，风或小震作用下的变形小，容易满足层间位移角限值和风作用下的舒适度的要求； 2.承载力大； 3.合理设计时，具有良好的延性和耗能能力，抗地震倒塌能力强； 4.在框-剪结构中，是第一道抗震防线，其抗震措施的要求比相同抗震等级的框架结构适当的降低。,二、剪力墙类型,1.实体墙（图（a) 2.联肢墙（图（b) 3.框支墙（图（c) 4.有边框墙（图（d) 5.井筒（图（e),图7-1 剪力墙类型, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念,三、剪力墙构件
2、组成,剪力墙构 件组成,墙肢,在竖向和水平荷载作用下,墙肢内力有弯矩、轴力（拉、压）、剪力。,应进行平面内偏心受压或偏心受拉承载力验算和斜截面承载力验算。,连梁,内力主要是弯矩、和剪力。,应进行受弯承载力验算和斜截面承载力验算。, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念,四、延性剪力墙实现,1、强墙弱梁,连梁塑性铰先于墙肢出现，利用连梁的塑性变形耗散地震能。 （1）合理设置洞口，使剪力墙由墙肢、连梁构成，形成多道抗震设防； （2）合理设计连梁。, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念,2、强剪弱弯,地震力一般会使墙肢底部形成塑性铰，应提高其抗剪承载力，避免剪切破坏。 （1）连梁：增大与弯矩设计值所对应的
3、弯矩； （2）剪力墙：增大底部加强部位截面组合截面的剪力计算值等方法。, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念,3、限值轴压比和墙肢设置约束边缘构件,（1）限制墙肢轴压比底部； （2）合理设置边缘构件边柱。 二者是保证剪力墙抗震性能的重要措施。,4、设置底部加强部位,规定： （1）有地下室房屋建筑，底部加强部位的高度从地下室顶板算起； （2）部分框支剪力墙结构的剪力墙，取框支层加框支层以上两层的高度及落地剪力墙总高度的1/10二者较大值。,4、设置底部加强部位,规定： （3）房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度取底部2层和墙体总高度的1/10二者较大者； （4）房屋高度小于24m时，底部加强部
4、位取地部一层； （5）当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位向下延伸到计算嵌固端。, 7.1 延性剪力墙的抗震设计概念,5、连梁特殊措施, 7.2 墙肢设计,（a）弯曲破坏,（b）弯剪破坏,（c）剪切破坏,（d）滑移破坏,图7-2 实体墙破坏形态,墙肢的破坏形态有：弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏和滑移破坏。,墙肢破坏形态, 7.2 墙肢设计,7.2.1内力设计值,1.剪力墙内力设计值：取控制截面最不利组合内力或对其调整后的内力。,2.控制截面：墙肢底截面，墙厚、混凝土等级、配筋量改变的截面。,3.一级抗震：弯矩设计取法为底部加强部位以及以上一层，采用墙肢底部截面组合的弯矩计算值
5、；其他部位，取墙肢截面最不利组合的弯矩计算值乘以增大系数1.2作为弯矩设计值。,4.其他抗震等级：直接采用墙肢截面最不利内力组合的弯矩设计 值。,一、内力设计值, 7.2 墙肢设计,二、墙肢小偏心受拉控制,1.部分框支剪力墙结构的落地剪力墙，不应出现小偏心受拉的墙肢； 2.双肢剪力墙不宜出现小偏心受拉；当其中一个墙肢出现小偏心受拉时，另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值应乘以增大系数1.25。,工程设计中，可以调整剪力墙长度或连梁尺寸避免出现小偏心受拉墙肢。 墙肢的长度，一般不宜大于8m； 减小连梁高度也可以减小墙肢轴力。, 7.2 墙肢设计,三、墙肢截面的剪力组合值调整,强剪弱弯：为实现墙肢底部
6、加强部位的抗剪能力，避免过早出现剪切破坏，墙肢剪力计算值需要调整：,9级的一级可不按上式调整，应符合下式要求：,底部加强部位墙肢截面组合的剪力计算值,墙肢放大系数,抗震受弯承载力,墙肢底部最不利组合弯矩计算值, 7.2 墙肢设计,7.2.2 墙肢偏心受压承载力计算,在轴力和弯矩作用下墙肢的承载力计算类似于柱。 破坏形态与设计方法同柱子，区别仅在于配筋方式不同。剪力墙配筋有：端部纵筋；水平分布筋；竖向分布筋。 验算压弯承载力时不考虑受压竖向分布筋的作用，仅考虑其受拉的作用。, 7.2 墙肢设计,一.大偏压墙肢正截面设计,对称配筋，由力、力矩（对混凝土合力点取矩）的平衡：,2020/8/28,16
7、,忽略x的二次项，整理：,设计分析：两个方程、三个未知量（非对称配筋时会有四个未知量），设计时，一般先根据构造要求确定竖向分布筋，然后计算端部纵筋面积。,公式适用条件：, 7.2 墙肢设计,二、小偏压墙肢正截面设计,截面大部分或全部受压，受拉钢筋一般达不到屈服，竖向分布筋的作用不再考虑。破坏形式同小偏压柱。, 7.2 墙肢设计,基本公式为：, 7.2 墙肢设计,对称配筋,非对称配筋，给定As,然后按7-10和式7-9b求解 和 。 如 ，为全截面受压。, 7.2 墙肢设计,基本公式为：, 7.2 墙肢设计,三、偏拉墙肢正截面设计,（1）大小偏拉界限：,（2）大偏拉设计,竖向分布筋作用同大偏压，
8、基本公式也相同，只是轴力反号。, 7.2 墙肢设计, 7.2 墙肢设计,对称配筋，受压区高度：,竖向分布钢筋抵抗弯矩：,端部钢筋抵抗弯矩：, 7.2 墙肢设计,以 计算端部钢筋面积,当拉力较大时、偏心距M/Nhw/2-a,全截面受拉，属小偏心受拉，要避免。,抗震设计时，偏心受拉和偏心受压承载力计算公式应除以承载力抗震调整系数 ,取值0.85。,2020/8/28,24, 7.2 墙肢设计,7.2.3 墙肢斜截面受剪承载力计算,1.墙肢斜截面受剪承载力破坏形态,剪拉破坏,剪跨比较大且横向钢筋较少时发生。一条斜裂缝裂通，脆性,斜压破坏,剪压比过大。混凝土斜向压碎,剪压破坏,设计情况。出现一条主要的
9、弯剪（或腹剪）斜裂缝，横筋屈服、混凝土压碎。,无震组合,2.偏压墙肢斜截面承载力,有震组合, 7.2 墙肢设计,N:墙肢轴力，抗震设计时，应考虑地震组合，且,计算截面剪跨比。且,26,。, 7.2 墙肢设计,3.偏拉墙肢斜截面承载力,上述公式圆括号内值应不小于零。,四、墙肢构造要求,1.混凝土强度等级, 7.2 墙肢设计,限值最小截面尺寸目的：满足承载力要求；保证剪力墙在轴力和侧向力作用下平面外稳定，有利于混凝土浇筑；剪压比限值。,2.最小截面尺寸,筒体结构核心筒和内筒的混凝土等级不低于C30，其他结构剪力墙的混凝土强度等级不低于C20。抗震设计时，剪力墙的混凝土强度等级不宜高于C60。, 7
10、.2 墙肢设计,有端柱或翼墙的剪力墙最小厚度,无端柱或翼墙的剪力墙最小厚度,3.剪压比限制,无震组合,有震组合, 7.2 墙肢设计,限值剪压比目的：避免剪力墙斜压破坏，保证剪力墙不会在水平配筋未充分发挥作用之前，因混凝土压碎而发生脆性破坏。,4.分布钢筋构造,(1)作用抗弯、抗剪、减少收缩裂缝。 (2)最小配筋率, 7.2 墙肢设计,墙肢的竖向、横向分布筋最小配筋率,特殊部位尚需加强, 7.2 墙肢设计,4.轴压比限制,墙肢轴压比限制,目的:保证剪力墙的塑性变形能力和抗倒塌能力,为避免墙表面的温度裂缝，使混凝土均匀受力，墙肢分布筋不允许采用单排配筋，应采用双排或多排配筋。,布置方式, 7.2
11、墙肢设计,5.约束边缘构件和构造边缘构件,（1）约束边缘构件： 约束边缘构件设置在一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部。,剪力墙可不设约束边缘构件的最大轴压比, 7.2 墙肢设计,约束边缘构件包括暗柱（端部为矩形截面）、端柱和翼墙。,（a）暗柱,（b）有翼墙,（c）有端柱,（d）转角墙（L形墙）, 7.2 墙肢设计,（2）构造边缘构件： 构造边缘构件设置轴压比大于表7-4的一、二、三级剪力墙约束边缘构件的以上部分，底层轴压比不大于表7-4的一、二、三级剪力墙及四级剪力墙。,（a）暗柱,（b）有翼墙,（c）有端柱,剪力墙墙肢构造边缘构件范围, 7.2 墙肢设计,构造边缘构件的
12、纵向钢筋都应满足受弯承载力要求；构造边缘构件的最小配筋宜符合表7.6的规定 。, 7.3 连梁设计,1.破坏形态：跨高比小，易发生剪切破坏。反复荷载交叉斜裂缝。,图7-10 小跨高比连梁变形和裂缝,（a)变形图,（b)裂缝图,一.破坏形态和设计要求, 7.3 连梁设计,2.连梁设计： 连梁设计应符合强剪弱弯要求。通过限制连梁名义剪应力和降低梁端弯矩的措施，推迟剪切破坏的发生。特殊延性要求（如核心筒体连梁或框筒裙梁）时，可采用交叉配筋方式。,二、连梁内力设计值,1.连梁弯矩调整,方法一：调整连梁刚度。,用调整后的刚度代替实际连梁刚度，进行内力计算。可以预见：连梁内力变小，同时墙肢轴力也变小。,
13、7.3 连梁设计,方法二：组合弯矩调整。,将组合弯矩乘以 0.50.8的系数。为 保持力的平衡，应适 当增大其他连梁的设 计弯矩。,连梁弯矩调幅,2.连梁剪力调整,针对一、二、三级剪力墙连梁,9度抗震设计时，应符合：, 7.3 连梁设计, 7.3 连梁设计,1.连梁正截面设计对称配筋,2.连梁斜截面设计,无震组合,有震组合,三、连梁截面设计, 7.3 连梁设计,1.剪压比限制,无震情况,有震情况,2.配筋,有纵筋锚固长度、箍筋直径及间距、腰筋设置等。,四、连梁构造要求,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2820.8.28Friday, August 28, 2020 2、阅读
14、一切好书如同和过去最杰出的人谈话。05:47:2405:47:2405:478/28/2020 5:47:24 AM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.2805:47:2405:47Aug-2028-Aug-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。05:47:2405:47:2405:47Friday, August 28, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.2820.8.2805:47:2405:47:24August 28, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月28日星期五上午5时47分24秒05:47
15、:2420.8.28 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年8月上午5时47分20.8.2805:47August 28, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年8月28日星期五5时47分24秒05:47:2428 August 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午5时47分24秒上午5时47分05:47:2420.8.28 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。8/28/2020 5:47:24 AM05:47:242020/8/28 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。8/28/2020 5:47 AM8/28/2020 5:47 AM20.8.2820.8.28 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。28-Aug-2028 August 202020.8.28 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Friday, August 28, 202028-Aug-2020.8.28 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。20.8.2805:47:2428 August 202005:47,谢谢大家,
