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1、精品PPT收集整理,5.1 概述 5.2 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算 5.3 联肢剪力墙的计算 5.4 壁式框架的计算 5.5 剪力墙结构的分类 5.6 剪力墙的截面设计 5.7 剪力墙轴压比限值及边缘构件配筋要求 5.8 短肢剪力墙的设计要求 5.9 剪力墙设计的构造要求 5.10 连梁截面设计及配筋构造,第5章 剪力墙结构设计,2,精品ppt实用可编辑,钢筋绑扎过程中,3,精品ppt实用可编辑,浇筑剪力墙用的钢模版,4,精品ppt实用可编辑,剪力墙浇筑混凝土之前,5,精品ppt实用可编辑,剪力墙浇筑混凝土,6,精品ppt实用可编辑,拆除模板后的剪力墙,7,精品ppt实用可编辑,浇筑
2、完成的钢筋混凝土剪力墙,8,精品ppt实用可编辑,剪力墙结构,9,精品ppt实用可编辑,5.1 概述5.1.1 剪力墙结构的特点,剪力墙是纵横两个方 向均由钢筋混凝土墙组 成的空间结构体系。除 了承受楼板的竖向荷载 外，还要承受风荷载、 水平地震作用等水平作 用。,10,精品ppt实用可编辑,5.1.2 结构布置 5.1.2.1 墙体承重方案,1）小开间横墙承重 特点：每开间设置承重横墙，间距为2.7.9m，适用于住宅、旅馆等小开间建筑。 优点：不需要隔墙；采用短向楼板，节约钢筋等。 缺点：横墙数量多，承载力未充分利用，建筑平面布置不灵活，房屋自重及侧向刚度大，水平地震作用大。,11,精品pp
3、t实用可编辑,2）大开间横墙承重 特点：每两开间设置一道承重横墙，间距一般68m。楼盖多采用混凝土梁式板或无粘结预应力混凝土平板。 优点：使用空间大，平面布置灵活；自重较轻，基础费用相对较少。 缺点：楼盖跨度大，楼盖材料增多。 3）大间距纵、横墙承重 特点：每两开间设置一道横墙，间距为8m左右。楼盖采用混凝土双向板，或在每两道横墙之间布置一根进深梁，形成纵、横墙混合承重。 从使用功能、技术经济指标、受力性能等方面来看，大间距方案较优越。目前趋向于采用大间距、大进深、大模板、无粘结预应力混凝土。,12,精品ppt实用可编辑,剪力墙结构的布置实例白云宾馆,33层，112.45米，剪力墙结构，197
4、6年建成，国内首栋百米高层。,13,精品ppt实用可编辑,1）宜沿主轴方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜联结在一 起，应尽量拉通、对直；抗震设计时，宜使两个方向侧向刚度接近；剪力墙墙肢截面宜简单、规则。,5.1.2.2 剪力墙的布置原则,2）剪力墙布置不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度；若侧向刚度过大，不仅加大自重，还会使地震力增大。,14,精品ppt实用可编辑,3）剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。,15,精品ppt实用可编辑,4）剪力墙长度较大时，可通过开设洞口将长墙分成若干均匀的独立墙段。墙段的长度不宜大于8m。 5）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置。宜避免使用错洞墙和叠合
5、错洞墙。,一、二、三级剪力墙底部加强部位不宜采用错洞墙 一、二、三级剪力墙不宜采用叠合错洞墙,16,精品ppt实用可编辑,6）当剪力墙与平面外方向的梁连结时，可加强剪力墙平面外的抗弯刚度和承载力（可在墙内设置扶壁柱、暗柱或与梁相连的型钢等措施）；或减小梁端弯矩的措施（如设计为铰接或半刚接）。,17,精品ppt实用可编辑,7）短肢剪力墙是指墙肢截面长度与厚度之比为5-8的剪力墙，高层结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙结构的最大适用高度应适当降低。,18,精品ppt实用可编辑,5.1.3 剪力墙分类及判别方法,剪力墙分类一（按墙肢长度） 一般剪力墙（墙肢截面高度与墙厚之比大于8）
6、 短肢剪力墙（墙肢截面高度与墙厚之比为48） 剪力墙分类二（按是否开洞、开洞大小） 整截面剪力墙 整体小开口剪力墙 双肢及多肢剪力墙 壁式框架 按整体性系数、墙肢惯性矩比对剪力墙类型的判别方法,19,精品ppt实用可编辑,（1）整截面剪力墙,几何判定 不开洞的剪力墙或开洞面积不超过墙体面积的16%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整截面剪力墙（或称悬臂剪力墙）。 受力特点 整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂墙，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算。变形以弯曲型为主。,20,精品ppt实用可编辑,（2）整体小开口剪力
7、墙,几何判定： （1）洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置， （2）洞口面积超过墙面总面积的16%，但洞口对剪力墙的受力影响仍较小。 受力特点： 在水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢中已出现局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和局部弯曲（不大于整体弯矩的15%）二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面墙。 内力和变形仍按材料力学计算，然后适当修正。,21,精品ppt实用可编辑,（3）联肢剪力墙,几何判定： 沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化为若干个单肢剪力墙或墙肢与一系列连梁联结起来组成。 受力特点： 连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。,22,精
8、品ppt实用可编辑,（4）壁式框架,几何判定： 当剪力墙成列布置的洞口很大，且洞口较宽，墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或大于墙肢的刚度。 受力特点： 与框架结构相类似。,23,精品ppt实用可编辑,总结：剪力墙按开口的分类,随着开口的增加，变形逐渐 由弯曲型过渡到剪切型,壁式框架,连梁,24,精品ppt实用可编辑,1、剪力墙墙肢的破坏形态,在轴压力和水平力的作用下，墙肢的破坏形态与实体墙的破坏形态相同：,25,精品ppt实用可编辑,剪力墙类型判别例题,15层剪力墙，总高42.4m， 截面尺寸如图所示，试 判别剪力墙的类型。,26,精品ppt实用可编辑,27,精品ppt实用可编辑,28,精品p
9、pt实用可编辑,29,精品ppt实用可编辑,30,精品ppt实用可编辑,1 . 材料力学分析法 对于整体墙，在水平力作用下截面仍保持平面，法向应力呈线性分布，可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。 2 . 连续化方法 将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆，由 连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程，从中求解出外力。 3 . 壁式框架分析法 将开有较大洞口的剪力墙视为带刚域的框架，用D值法进行求 解，也可以用位移法借助计算机进行求解。 4 . 有限元法和有限条法 将剪力墙结构进行等效连续化处理后，取条带进行计算。,5.1.4 剪力墙的分析方法,31,精品ppt实用可编辑,剪力墙结
10、构在竖向荷载下的内力方法,力传递路线(各剪力墙按它的负荷面积计算荷载) 楼板 墙（除连梁内产生弯矩外,墙肢主要受轴力） 剪力墙的内力计算方法 每片剪力墙作为竖向悬臂构件，按材料力学方法计算。 荷载等效地化为作用于剪力墙形心轴处的轴向力N和弯矩M 整截面剪力墙：所受的轴向力N 小开口整体剪力墙：轴向力N按各墙肢截面面积分配，弯矩一般较小，近似计算常忽略其影响 联肢剪力墙：同小开口整体剪力墙 壁式框架：同普通框架（分层法）,32,精品ppt实用可编辑,剪力墙结构在水平荷载下的内力和位移计算方法,基本假定 不同方向的剪力墙分别作为平面结构处理 楼板刚度无穷大，每一方向的各榀剪力墙按等效刚度分配水平荷
11、载 各榀剪力墙的内力和位移计算方法 整截面剪力墙：材料力学方法 整体小开口剪力墙：材料力学方法（修正） 联肢剪力墙：连续化近似方法 壁式框架：D值法,33,精品ppt实用可编辑,考虑小洞口的折算截面面积和等效惯性矩 顶点位移（考虑剪切变形影响）,(5.4),(5.3),(5.1),5.2 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算,34,精品ppt实用可编辑,顶点位移（换算成弯曲变形形式） 等效刚度EIeq,(5.6),(5.7),35,精品ppt实用可编辑,整体小开口剪力墙,内力计算：总弯矩分为两部分，计算墙肢弯矩、轴力和剪力 墙肢弯矩 墙肢轴力 墙肢剪力 个别细小墙肢弯矩 顶点位移：放大1.2倍,
12、(5.14),(5.16),(5.15),(5.17),36,精品ppt实用可编辑,整体小开口剪力墙例题,15层整体小开口剪力墙， 总高42.4m，截面尺寸 及所受水平地震作用如 图所示，材料弹性模量 E=2.55X104MPa，试： 1、求墙肢基底截面内力； 2、求顶部位移。,37,精品ppt实用可编辑,38,精品ppt实用可编辑,39,精品ppt实用可编辑,40,精品ppt实用可编辑,5.3 双肢剪力墙（连续化方法）,基本假设： 连梁的反弯点在跨中，每一楼层处的连梁可以离散为均布在整个层高范围内的连续化连杆； 各墙肢的变形曲线相似，水平位移相等（不考虑连梁的轴向变形）； 连梁和墙肢考虑弯曲
13、和剪切变形，墙肢还应考虑轴向变形。,41,精品ppt实用可编辑,基本思路： 采用力法来进行结构的计算，沿着连梁中点将结构切开，切开后结构为静定结构，根据假定1（反弯点在中点），切开后连杆端弯矩为0。连杆有剪力（x）与轴力（x）,根据假定2，由于（x）与求解无关，不必求解。因此我们不必考虑。由切开处的变形连续条件可建立（x）的微分方程，求解微分方程可得到连杆剪力（x）。将一个楼层高度范围内的各点剪力积分，还原成一根连梁中的剪力，然后可求出所有墙肢和连梁的内力。,42,精品ppt实用可编辑,力法方程的建立,1、将连杆在中点切开，由于连梁 中点是反弯点，切口处弯矩为 零，只有剪应力和正应力 2、连杆
14、切口处沿方向的变形连续条件：,43,精品ppt实用可编辑,力法方程的建立,3、引入平衡条件与力变形关系，得到双肢墙的基本微分方程 为连杆剪力对两墙肢中心约束弯矩之和 为连梁考虑剪切变形后的折算惯性矩 为连梁的刚度系数 为未考虑墙肢轴向变形的整体系数 为考虑了墙肢轴向变形的整体系数 为双肢组合截面形心轴的面积矩,(5.36),44,精品ppt实用可编辑,力法方程的求解,代换： 化简方程为： 奇次方程解为 特解为 引入边界条件：墙顶弯矩为零，墙底转角为零 得到方程的解 （查表）,(6.49),(6.51),45,精品ppt实用可编辑,双肢剪力墙的内力计算,i层连梁约束弯矩 i层连梁的剪力 i层连梁
15、端部弯矩 i层以上墙肢弯矩 i层以上墙肢轴力 i层以上墙肢剪力,(5.50),(5.48),(5.49),(5.47),46,精品ppt实用可编辑,双肢剪力墙的位移计算,顶点位移（换算成弯曲变形形式） 等效抗弯刚度EIeq,(5.62),(5.63),47,精品ppt实用可编辑,48,精品ppt实用可编辑,49,精品ppt实用可编辑,50,精品ppt实用可编辑,51,精品ppt实用可编辑,52,精品ppt实用可编辑,53,精品ppt实用可编辑,54,精品ppt实用可编辑,5.4 壁式框架的计算,壁式框架的特点： 壁式框架带刚域 截面较宽，剪切变 形影响不容忽视 壁式框架刚域长度 壁式框架计算方
16、法,55,精品ppt实用可编辑,壁式框架中带刚域杆件的刚度系数,带刚域杆件的梁端约束弯矩系数可以由结构力学的方法计算到： 与普通杆件的梁端约束弯矩 系数相比较，即可知道带刚 域杆件的刚度系数为：,(6.86),(6.87),56,精品ppt实用可编辑,壁式框架中壁柱的抗侧刚度D,抗侧刚度计算式,57,精品ppt实用可编辑,壁式框架中反弯点高度的修正,58,精品ppt实用可编辑,5.4.3 壁式框架位移计算,梁柱弯曲变形产生的侧移: 层间位移 顶点位移,壁柱反弯点位置,59,精品ppt实用可编辑,剪力墙类型的判别方法,利用两个参数 整体性系数反映连梁与墙肢刚度间的相对关系 墙肢惯性矩比值 判别准则,当,当,当,且,且,且,为整体小开口墙；,为壁式框架；,为联肢墙；,60,精品ppt实用可编辑,一个是各墙肢间的整体性，由剪力墙的整体工
