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1、本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容 #熟悉框架柱的力学特点和构造要求熟悉框架柱的力学特点和构造要求熟悉框架柱的力学特点和构造要求熟悉框架柱的力学特点和构造要求# 熟悉框架柱(剪力墙)钢筋的制作与安装熟悉框架柱(剪力墙)钢筋的制作与安装熟悉框架柱(剪力墙)钢筋的制作与安装熟悉框架柱(剪力墙)钢筋的制作与安装#熟悉框架柱(剪力墙)模板的配模与安装熟悉框架柱(剪力墙)模板的配模与安装熟悉框架柱(剪力墙)模板的配模与安装熟悉框架柱(剪力墙)模板的配模与安装 #熟悉框架柱的配筋计算与承载力计算熟悉框架柱的配筋计算与承载力计算熟悉框架柱的配筋计算与承载力计算熟悉框架柱的配筋计算与承载力计算
2、#掌握框架柱(剪力墙)混凝土施工工艺掌握框架柱(剪力墙)混凝土施工工艺掌握框架柱(剪力墙)混凝土施工工艺掌握框架柱(剪力墙)混凝土施工工艺 #掌握施工质量通病、防治方法掌握施工质量通病、防治方法掌握施工质量通病、防治方法掌握施工质量通病、防治方法受压构件受压构件压压压拉拉l 当柱只有轴向压力作用,且作用线与柱的截面重当柱只有轴向压力作用,且作用线与柱的截面重心重合时,称为心重合时,称为轴心受压构件。轴心受压构件。l 当轴向压力作用线偏离截面重心或构件截面上同当轴向压力作用线偏离截面重心或构件截面上同时作用轴向压力时作用轴向压力N N和弯矩和弯矩M M时,称为时,称为偏心受压构件。偏心受压构件。
3、偏心受压又可分为单向偏心受压和双向偏心受压偏心受压又可分为单向偏心受压和双向偏心受压单向偏心受压单向偏心受压轴向力轴向力N N只在截面一个主轴方向有偏只在截面一个主轴方向有偏心,或截面上同时作用轴向压力心,或截面上同时作用轴向压力N N和单向弯矩和单向弯矩M M。双向偏心受压双向偏心受压轴向力轴向力N N在两个主轴方向都有偏心距,在两个主轴方向都有偏心距,或截面上同时作用轴向压力或截面上同时作用轴向压力N N和双向弯矩和双向弯矩M M。(a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压受压构件类型 在工程结构中,由于混凝土质量不均匀,配筋在工程结构中,由于混凝土质量不均匀,配筋不对称,制作
4、和安装误差等原因,理想的轴心受压不对称,制作和安装误差等原因,理想的轴心受压构件是不存在的。构件是不存在的。屋架(桁架)的受压腹杆、等跨屋架(桁架)的受压腹杆、等跨多层框架的中柱因弯矩很小而忽略不计,可以近似多层框架的中柱因弯矩很小而忽略不计,可以近似的按的按轴心受压构件轴心受压构件计算。单层厂房柱、框架柱、屋计算。单层厂房柱、框架柱、屋架上弦杆、拱都属于架上弦杆、拱都属于偏心受压构件偏心受压构件,框架柱结构的,框架柱结构的角柱属角柱属双向偏心受压构件双向偏心受压构件。一般习惯上将配有普通箍筋普通箍筋的轴心受压构件称为普通箍普通箍筋柱筋柱,其截面一般为正方形,如右图所示;将配有螺旋螺旋箍筋(或
5、焊接环形箍筋(或焊接环形箍筋)箍筋)的轴心受压构件称为螺旋箍筋螺旋箍筋柱柱,其截面形式一般为圆形或多边形,如右图所示。钢筋混凝土轴心受压构件中配有纵筋和箍筋纵筋的作用是:l 与混凝土共同承担压力,提高构件的正截面受压承载力;箍筋的作用是:l 承受可能存在的较小的弯矩以及混凝土收缩和温变 起的拉应力;l 改善混凝土的变形能力,防止构件发生脆性破坏。 l 固定纵向钢筋的位置,与纵筋形成钢筋骨架以便施工;l 防止纵筋受压失稳外凸,改善构件的延性 ;l 对核心部分的混凝土起到约束作用,提高混凝土的强度和 抗压变形能力。轴心受压柱的分类根据柱长细比的不同,轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。当柱子的长细比满
6、足以下要求时可认为是短柱,否则为长柱:式中: 为柱的计算长度, 为矩形截面的短边尺寸; 为圆截面的直径; 为任意截面的最小回转半径。矩形截面:圆形截面:任意截面:轴心受压轴心受压短柱短柱破坏形态破坏形态N荷荷载载较较小小,轴轴向向压压力力与与压压缩缩变变形形基基本本成正比,呈弹性变形状态。成正比,呈弹性变形状态。荷载较大,压力与压缩变形不再保持荷载较大,压力与压缩变形不再保持比例关系比例关系,混凝土出现塑性变形。混凝土出现塑性变形。荷载长期持续作用,砼徐变发生,破荷载长期持续作用,砼徐变发生,破坏时,一般纵筋先达到屈服强度,当混坏时,一般纵筋先达到屈服强度,当混凝土应变达到最大压应变时,柱子四
7、周凝土应变达到最大压应变时,柱子四周表面将出现纵向裂缝,混凝土保护层开表面将出现纵向裂缝,混凝土保护层开始剥落,纵筋压屈向外凸出,混凝土被始剥落,纵筋压屈向外凸出,混凝土被压碎。压碎。破坏时,砼的应力达到破坏时,砼的应力达到,钢筋应,钢筋应力达到力达到。破坏过程:破坏过程:bhAsANN混凝土压碎混凝土压碎钢筋凸出钢筋凸出oNl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段:加载至钢筋屈服第一阶段:加载至钢筋屈服第二阶段:钢筋屈服至混凝第二阶段:钢筋屈服至混凝土压碎土压碎短柱试验研究短柱试验研究短柱:混凝土压碎,钢筋压屈短柱:混凝土压碎,钢筋压屈轴心受压轴心受压长柱长柱破坏形态破坏形态实验结果表明,长柱在轴心压力
8、作用下,不仅发生实验结果表明,长柱在轴心压力作用下,不仅发生压缩变形,还有不能忽略的侧向挠度,柱子会出现弯曲压缩变形,还有不能忽略的侧向挠度,柱子会出现弯曲现象。现象。其原因其原因是由于施工误差及构件材料自身的不均匀性等产生是由于施工误差及构件材料自身的不均匀性等产生初始偏初始偏心距心距,初始偏心距产生的弯矩称为,初始偏心距产生的弯矩称为附加弯矩附加弯矩,附加弯矩产生的,附加弯矩产生的侧侧向挠度向挠度又进一步加大了原来的初始偏心距。附加弯矩和侧向挠度又进一步加大了原来的初始偏心距。附加弯矩和侧向挠度都随荷载的增大而增加,二者相互影响,在柱的凹侧先出现纵向都随荷载的增大而增加,二者相互影响,在柱
9、的凹侧先出现纵向裂缝,混凝土压碎,纵筋压屈,侧向挠度急增,凸边混凝土拉裂,裂缝,混凝土压碎,纵筋压屈,侧向挠度急增,凸边混凝土拉裂,柱宣告破坏。柱宣告破坏。当柱的长细比很大时,还可能发生失稳破坏当柱的长细比很大时,还可能发生失稳破坏轴心受压长柱的破坏形态及其应力重分布轴心受压长柱的破坏形态及其应力重分布长柱的承载力 minNu=0.9 (Asf y+fcA) 安全已知:bh,fc, f y,l0,N,求As已知:bh,fc, f y,l0,As,求Numin = 0.6%(0.55%、0.5%)?)?当Nu N三、基本公式的应用三、基本公式的应用1 1、截面设计、截面设计、截面设计、截面设计
10、(1 1)仅要求确定仅要求确定A As s(2)要求确定要求确定 AA及及A As s2 2、承载力复核、承载力复核、承载力复核、承载力复核 (1 1)按)按 查查 (2 2)按公式计算)按公式计算 (3 3)验算配筋率)验算配筋率 11若若 ,则按计算值,则按计算值 选配钢筋,要注意选配钢筋,要注意满足构造要求。满足构造要求。22若若 则按则按 及构造要求选配钢筋。及构造要求选配钢筋。33若若 一般应加大混凝土截面尺寸,重新计算一般应加大混凝土截面尺寸,重新计算 。 1 1截面设计截面设计截面设计截面设计 (1 1)其他条件已知,求其他条件已知,求其他条件已知,求其他条件已知,求1 1截面设
11、计截面设计截面设计截面设计(2 2)要求确定要求确定要求确定要求确定及及及及法法1 1:先假定:先假定 确定确定 ,按前面方法求,按前面方法求 。法法2 2:假定:假定A A试算,直到正确为止。试算,直到正确为止。2 2、承载力复核、承载力复核、承载力复核、承载力复核 要求确定截面承受多大的轴向力要求确定截面承受多大的轴向力要求确定截面承受多大的轴向力要求确定截面承受多大的轴向力据由表查得,就可算出:值采用上述计算结果构件设计例题构件设计例题钢筋混凝土轴心受压构件设计包括截面设计和截面复核两类问题。则 ,取2)计算稳定系数则 ,查表得 3)计算 选配4 18( )总的配筋率,满足要求。一侧纵筋
12、配筋率, 满足要求。 4)箍筋配置 选用 符合直径不小于 且不小于6mm 符合间距不大于 ,且不大于 满足要求。例 某现浇钢筋混凝土柱截面尺寸为 ,柱高4.0m,计算高度 ,配筋纵筋4 16( ),采用C30混凝土,HRB400级钢筋,承受轴向压力设计值 ,问截面是否安全。解:1)钢筋和混凝土的材料强度及几何参数2)计算稳定系数,查表得3)验算配筋率,配筋率满足要求。4)计算5)验算截面是否安全由 ,可知截面安全。普通箍筋柱的一般构造要求普通箍筋柱的一般构造要求对于轴心受压构件,其截面形式多采用正方形和矩形两种截面,也可采用圆形和正多边形;从受力的角度考虑,轴心受压构件和两个方向的偏心距大小接
13、近的双向偏心受压构件宜采用正方形,而单向偏心和主要在一个方向偏心的双向偏心受压构件宜采用长方形。截面型式和尺寸截面型式和尺寸 一般采用矩形截面,单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。一般采用矩形截面,单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。 柱的截面尺寸不宜过小,不宜小于柱的截面尺寸不宜过小,不宜小于250mm,且柱子的长细比一般,且柱子的长细比一般应控制在应控制在l0/b30及及l0/h25。 当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时,一般以以下时,一般以50mm为模数,边长在为模数,边长在800mm
14、以上时,以以上时,以100mm为模数。为模数。2材料的选择材料的选择u混凝土混凝土:受压构件的承载力主要取决于混凝土强度,为了减:受压构件的承载力主要取决于混凝土强度,为了减小构件截面尺寸,节约钢筋,一般应采用强度等级较高的混凝小构件截面尺寸,节约钢筋,一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30C50,在高层建筑中,在高层建筑中,C55C60级混凝土也经常使用。级混凝土也经常使用。u钢筋钢筋:受压构件中一般常用受压构件中一般常用HRB335、HRB400级和级和RRB500级钢筋,不宜过高。级钢筋,不宜过高。在受压
15、构件中钢筋与混凝土共同受压,在在受压构件中钢筋与混凝土共同受压,在混凝土达到极限压应变时,钢筋的压应力最高也只能达到混凝土达到极限压应变时,钢筋的压应力最高也只能达到400N/mm2400N/mm2,采用高强度钢筋不能充分发挥作用。,采用高强度钢筋不能充分发挥作用。3纵筋的构造要求纵筋的构造要求 纵向受力钢筋的作用纵向受力钢筋的作用是与混凝土共同承受压力,同是与混凝土共同承受压力,同时还承担可能存在的较小弯矩及混凝土变形引起的拉应时还承担可能存在的较小弯矩及混凝土变形引起的拉应力,改善混凝土的离散性,提高构件的塑性性能,减少力,改善混凝土的离散性,提高构件的塑性性能,减少构件尺寸。构件尺寸。常
16、用常用HRB335HRB335级、级、HRB400HRB400级。不宜用级。不宜用高强钢筋高强钢筋。不宜采用高强度钢筋的原因:不宜采用高强度钢筋的原因:这是由于纵筋的抗压强度受到这是由于纵筋的抗压强度受到混凝土极限压应变的限制,混凝土极限压应变的限制,不能充分发挥其高强度作用。不能充分发挥其高强度作用。结论:短柱破坏时,混凝土压应力达到混凝土轴心抗压强结论:短柱破坏时,混凝土压应力达到混凝土轴心抗压强度。对于度。对于HRB335HRB335级和级和HRB400HRB400级热轧钢筋已达到屈服强度;级热轧钢筋已达到屈服强度;而对于屈服强度或条件屈服强度大于而对于屈服强度或条件屈服强度大于400N
17、/mm400N/mm2 2, ,在计算时只在计算时只能取能取400N/mm400N/mm2 2。受压破坏时混凝土应变可以达到极限压应变受压破坏时混凝土应变可以达到极限压应变但在设计时仍以混凝土达到抗压强度时的相应应变作为控制但在设计时仍以混凝土达到抗压强度时的相应应变作为控制条件,即条件,即因为因为,所以在短柱破,所以在短柱破坏时,钢筋的最大压应力为:坏时,钢筋的最大压应力为: 纵纵向向钢钢筋筋配配筋筋率率过过小小时时,纵纵筋筋对对柱柱的的承承载载力力影影响响很很小小,接接近近于于素素混混凝凝土土柱柱,纵纵筋筋不不能能起起到到防防止止混混凝凝土土受受压压脆脆性性破破坏坏的的缓缓冲冲作作用用。同
18、同时时考考虑虑到到实实际际结结构构中中存存在在偶偶然然附附加加弯弯矩矩的的作作用用(垂垂直直于于弯弯矩矩作作用用平平面面),以以及及收收缩缩和和温温度度变变化化产产生生的的拉拉应应力力,规规定定了了受受压压钢钢筋筋的最小配筋率。的最小配筋率。规规范范规规定定:对对于于轴轴心心受受压压构构件件最最小小配配筋筋率率为为0.6%,同同时时一一侧侧钢钢筋筋的的配配筋筋率率不不应应小小于于0.2%。偏偏心心受受压压构构件件受受拉拉钢钢筋筋的的最最小小配配筋筋率率为为0.15%,受受压压钢钢筋筋的的最最小小配配筋筋率率为为0.2%,为为了了施施工工方方便便和和经经济要求,全部纵向钢筋的配筋率不应大于济要求
19、,全部纵向钢筋的配筋率不应大于5%,一般不宜大于,一般不宜大于3%。 另另一一方方面面,考考虑虑到到实实际际工工程程中中存存在在受受压压钢钢筋筋突突然然卸卸载载的的情情况况,如如果果配配筋筋率率过过大大,卸卸载载后后钢钢筋筋回回弹弹,可可能能造造成成混混凝凝土土受受拉拉甚甚至至开开裂裂,同同时时考考虑虑施施工工布布筋筋不不致致过过多多影影响响混混凝凝土土的的浇浇筑筑质质量量,全全部部纵纵筋筋配配筋率不宜超过筋率不宜超过5%。柱柱中中纵纵向向受受力力钢钢筋筋的的的的直直径径d不不宜宜小小于于12mm,但但也也不不宜宜大大于于32mm,且且选选配配钢钢筋筋时时宜宜根根数数少少而而粗粗,但但对对矩矩
20、形形截截面面根根数数不不得得少少于于4根根,应应沿沿截截面面周周边边均均匀匀、对对称称布布置置,且且每每角角布布置置一一根根。圆圆形形截截面面根根数数不不宜宜少少于于8根根,且且不不应应少少于于6根根,且且宜宜沿沿周周边边均均匀布置。匀布置。 当当柱柱为为竖竖向向浇浇筑筑混混凝凝土土时时,纵纵筋筋的的净净间间距距不不应应小小于于50mm,且且不宜大于不宜大于300mm。 对对水水平平浇浇筑筑的的预预制制柱柱,其其纵纵向向钢钢筋筋的的最最小小净净间间距距应应按按梁梁的的相相关规定取值。关规定取值。 截截面面各各边边纵纵筋筋的的中中距距不不应应大大于于300mm。对对矩矩形形截截面面柱柱,当当截截
21、面面高高度度h600mm时时,在在柱柱侧侧面面应应设设置置直直径径不不小小于于10mm的的纵纵向构造钢筋,并相应设置复合箍筋或拉筋。向构造钢筋,并相应设置复合箍筋或拉筋。作用:作用:与纵筋形成骨架,防止纵筋与纵筋形成骨架,防止纵筋受力后向外压屈,提高柱的受剪受力后向外压屈,提高柱的受剪承载力,同时对核心部分的混凝承载力,同时对核心部分的混凝土起到一定的约束作用,提高了土起到一定的约束作用,提高了混凝土的极限变形。混凝土的极限变形。箍筋应为封闭式。箍筋应为封闭式。纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密。纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密。v箍筋直径和间距箍筋直径和间距3003004箍筋箍筋箍筋的构造要求箍筋的构
22、造要求 受受压压构构件件中中箍箍筋筋应应采采用用封封闭闭式式,其其直直径径不不应应小小于于d/4,且且不不应应小小于于6mm,此处此处d为纵向钢筋的为纵向钢筋的最大直径最大直径。 箍箍筋筋间间距距不不应应大大于于400mm,且且不不应应大大于于构构件件截截面面的的短短边边尺尺寸寸,同同时时在绑扎骨架中在绑扎骨架中不应不应大于大于15d,d为纵向钢筋的为纵向钢筋的最小直径最小直径。 当当柱柱中中全全部部纵纵筋筋的的配配筋筋率率超超过过3%,箍箍筋筋直直径径不不应应小小于于8mm,且且箍箍筋筋末末端端应应作作成成135的的弯弯钩钩,弯弯钩钩末末端端平平直直段段长长度度不不应应小小于于10倍倍箍箍筋
23、筋直直径径,或或焊焊成成封封闭闭式式;箍箍筋筋间间距距不不应应大大于于10倍倍纵纵筋筋最最小小直直径径,也也不不应大于应大于200mm。 当当柱柱每每边边的的纵纵向向受受力力钢钢筋筋不不多多于于3根根或或柱柱的的短短边边尺尺寸寸不不大大于于400mm而纵筋不多于而纵筋不多于4根时,根时,可采用单个箍筋可采用单个箍筋。 当当柱柱截截面面短短边边大大于于400mm,且且各各边边纵纵筋筋配配置置根根数数超超过过3根根时时,或或当当柱柱截截面面短短边边不不大大于于400mm,但但各各边边纵纵筋筋配配置置根根数数超超过过4根根时时,应应设设置附加箍筋而形成复合箍筋置附加箍筋而形成复合箍筋。(a)普通箍筋
24、 (b)复合箍筋 方形及矩形截面柱的箍筋形式配有纵向钢筋和配有纵向钢筋和螺旋箍筋或焊接环筋螺旋箍筋或焊接环筋(有时又将螺旋(有时又将螺旋箍筋或焊接环筋称为箍筋或焊接环筋称为间接钢筋间接钢筋)的柱称为)的柱称为螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱。螺旋箍筋沿构件轴线方向的间距较小,对核心部分的螺旋箍筋沿构件轴线方向的间距较小,对核心部分的混凝土起套箍作用,混凝土起套箍作用,该部分混凝土处于三向受压状态该部分混凝土处于三向受压状态,从,从而提高了混凝土的抗压强度,延性比普通箍筋柱好而提高了混凝土的抗压强度,延性比普通箍筋柱好uu 间间接接钢钢筋筋的的间间距距s s不不应应大大于于dcor/5,且且不不应应大大于于
25、80mm,同同时时为为方方便施工,便施工,s也也不应不应小于小于40mm。uu 间间接接钢钢筋筋的的直直径径不不应应小小于于d/4,且且不不应应小小于于6mm,其其中中d为为纵纵向向钢钢筋的最大直径。筋的最大直径。偏心受压构件正截面的受力过程和破坏形态对于单向偏心受压构件,在偏心压力N作用下,通常沿偏心轴方向的两边配置纵向钢筋,其中离偏心压力N较近一侧的纵向钢筋受压,其截面面积用 表示;另一侧的纵向钢筋则根据轴向压力N偏心距的大小可能受拉也可能受压,其截面面积用 表示,如下图所示。偏心受压构件纵向钢筋的表示方法 偏心受偏心受压构件破坏是构件在构件破坏是构件在轴心压力轴心压力和横截面上作用和横截
26、面上作用弯弯矩矩叠加的叠加的结果果 大量试验表明:构件截面变形符合平截面假定平截面假定,偏心受压构件的最终破坏是由于受压区混凝土被压碎受压区混凝土被压碎而造成的。其影响因素主要与偏心距偏心距e0的大小和所配钢筋数量钢筋数量有关。偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏特征分为两类:大偏心受压破坏和小偏心受压破坏分为两类:大偏心受压破坏和小偏心受压破坏。破坏特征破坏特征1、大偏心受压破坏(、大偏心受压破坏(受拉破坏受拉破坏)M较大,较大,N较小较小相对偏心距相对偏心距e0/h0较大较大As配筋合适配筋合适当偏心距较大,且受拉侧纵筋配筋不多时,会发生这种破坏。当偏心距较大,且受拉侧纵筋配筋不多时,
27、会发生这种破坏。受拉破坏的破坏特征:受拉破坏的破坏特征:受拉破坏的破坏特征:受拉破坏的破坏特征: 截截面面在在离离轴轴向向力力N较较近近一一侧侧受受压压,较较远远一一侧侧受受拉拉,当当受受拉拉边边缘缘混混凝凝土土达达到到极极限限拉拉应应变变时时,截截面面受受拉拉侧侧混混凝凝土土出出现现横横向向裂裂缝缝,受拉钢筋受拉钢筋的应力随荷载增加发展较快,的应力随荷载增加发展较快,首先达到屈服首先达到屈服强度。强度。 此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小。此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小。 最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋As受压屈服,受压屈服,受压区混凝土压碎而达到破坏受压区混凝土压碎而达到破坏。 这种破坏
28、具有明种破坏具有明显预兆,兆,变形能力形能力较大,拉区横向裂大,拉区横向裂缝开开展明展明显,有主裂,有主裂缝,属延性破坏。破坏特征与配有受,属延性破坏。破坏特征与配有受压钢筋的筋的适筋梁相似,承适筋梁相似,承载力主要取决于受拉力主要取决于受拉侧钢筋。筋。 形成形成这种破坏的条件是:相种破坏的条件是:相对偏心距偏心距e0e0较大,且受拉大,且受拉侧纵向向钢筋配筋率合适,通常称筋配筋率合适,通常称为大偏心受大偏心受压。破坏形态破坏形态 大偏心受压构件的破坏形态破坏形态:受拉钢筋首先达到屈服,然后受压钢筋达到屈服,最后受压区混凝土被压碎,整个构件破坏。2、小偏心受压破坏(、小偏心受压破坏(受压破坏受
29、压破坏)产生小偏心受压破坏的条件和对应的破坏形式有三种,具体描述如产生小偏心受压破坏的条件和对应的破坏形式有三种,具体描述如下:下:(1)当当相相对对偏偏心心距距e0/h0较较小小或或或或相相对对偏偏心心距距e0/h0较较大大,但但是是配配置置过过多多的的受拉钢筋时,截面大部分处于受压状态;受拉钢筋时,截面大部分处于受压状态;(2)当当相相对对偏偏心心距距e0/h0很很小小,构构件件截截面面将将全全部部处处于于受受压压状状态态,但但是是一一侧侧压压应变较大,而另一侧压应变较小;应变较大,而另一侧压应变较小;(3)当当相相对对偏偏心心距距e0/h0很很小小,而而距距轴轴压压力力N较较远远一一侧侧
30、的的钢钢筋筋As配配置置过过少少,出现离轴压力较远一侧边缘的混凝土先压碎,最终构件破坏的现象。出现离轴压力较远一侧边缘的混凝土先压碎,最终构件破坏的现象。As太太多多受压破坏的破坏特征受压破坏的破坏特征受压破坏的破坏特征受压破坏的破坏特征截截面面在在离离轴轴向向力力N较较近近一一侧侧受受压压,受受压压纵纵向向钢钢筋筋先先达达到到屈屈服服强度,混凝土被压碎而破坏。强度,混凝土被压碎而破坏。 距轴向力较远一侧的钢筋受拉或受压,但均未达到屈服强度。距轴向力较远一侧的钢筋受拉或受压,但均未达到屈服强度。 截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 承承
31、载载力力主主要要取取决决于于压压区区混混凝凝土土和和受受压压侧侧钢钢筋筋,破破坏坏时时受受压压区区高高度度较较大大,远远侧侧钢钢筋筋可可能能受受拉拉不不屈屈服服也也可可能能受受压压不不屈屈服服,破破坏缺乏明显预兆,属脆性破坏。坏缺乏明显预兆,属脆性破坏。 受受压压破破坏坏一一般般为为偏偏心心距距较较小小的的情情况况,故故常常称称为为小小偏偏心心受受压压,在设计中应予以避免在设计中应予以避免。破坏形态破坏形态 小偏心受压构件的破坏形态破坏形态:构件破坏都是由受压区混凝土压碎引起的,离纵向压力较近的一侧受压钢筋达到屈服,另一侧的钢筋无论是受压还是受拉,均没有达到屈服,构件破坏前没有明显预兆,属于脆
32、性破坏。由于这种破坏是从受压区开始的,故又称为“受压破坏”。小偏心受压破坏小偏心受压破坏发生条件:发生条件:(1 1)e e0 0较大,较大,A AS S过多过多 (2 2)e e0 0较小较小 (3 3)e e0 0很小很小 (4) (4) e e0 0极小极小 受拉破坏特点:受拉破坏特点:远侧钢筋远侧钢筋As受拉屈服后,受压混凝土压碎。受拉屈服后,受压混凝土压碎。破坏前有明显预兆,属于延性破坏。破坏前有明显预兆,属于延性破坏。受压破坏特点:受压破坏特点:混凝土先被压碎,远侧钢筋混凝土先被压碎,远侧钢筋As可能受拉也可可能受拉也可能受压,但都不屈服。破坏前无明显预兆,属于脆性破坏。能受压,但
33、都不屈服。破坏前无明显预兆,属于脆性破坏。e0e0 ssAs fyAsN ssAs fyAsN(1 1) ssAs fyAsN(2 2)(3 3)e02 2、受压破坏、受压破坏 compressive failure(避免)(避免)N fyAs fyAs e01 1、受拉破坏、受拉破坏 tensile failure大偏心受压破坏大偏心受压破坏发生条件:发生条件: e e0 0较大,较大,A AS S适量。适量。大小偏心受压破坏的根本区别在于构件截面破坏时,离纵向压力较远一侧的钢筋是否达到屈服。在“受拉破坏”和“受压破坏”之间存在着一种界限状态,即受拉钢筋应力达到屈服强度的同时受压区边缘混凝土
34、刚好达到极限压应变,称为“界限破坏” 两类偏心受压破坏的界限根据承载能力极限状态时偏心受压构件截面的计算相对受压区高度 ,可知大小偏心受压构件的判别条件为:当 时为大偏心受压破坏;当 时为小偏心受压破坏。其中其中x x为截面受压高度,为截面受压高度,h0h0为截面的有效高度,为截面的有效高度, 称为截面混凝土界限相对称为截面混凝土界限相对受压区高度受压区高度钢筋混凝土构件界限相对受压区高度钢筋混凝土构件界限相对受压区高度 由由于于施施工工误误差差、荷荷载载作作用用位位置置的的不不确确定定性性及及钢钢筋筋混混凝凝土土材材料料的的不不均均匀匀等等原原因因,实实际际工工程程中中不不存存在在理理想想的
35、的轴轴心心受受压压构构件件。为为考考虑虑这这些些因因素素的的不不利利影影响响,引引入入附附加加偏偏心心距距ea,即即在在正正截截面面受受压压承承载载力力计计算算中中,偏偏心心距距取取轴轴向向压压力力对对截截面面重重心心的的偏偏心心距距e0=M/N与与附附加加偏偏心心距距ea之和,称为之和,称为初始偏心距初始偏心距ei参参考考以以往往工工程程经经验验和和国国外外规规范范,附附加加偏偏心心距距ea取取20mm与与h/30两两者者中中的的较较大大值值,此此处处h是是指指偏偏心心方方向向的的截截面面尺尺寸寸。附附加加偏偏心心距距也也考考虑虑了了对对偏偏心心受受压压构构件件正正截截面面计计算算结结果果的
36、的修修正正作作用用,以以补补偿偿基基本本假假定和实际情况不完全相符带来的计算误差。定和实际情况不完全相符带来的计算误差。附加偏心距附加偏心距ea和初始偏心距和初始偏心距ei 由由于于侧侧向向挠挠曲曲变变形形,轴轴向向力力将将产产生生二二阶效应阶效应,引起附加弯矩。,引起附加弯矩。 对对于于长长细细比比较较大大的的构构件件,二二阶阶效效应应引引起附加弯矩不能忽略。起附加弯矩不能忽略。 图图示示典典型型偏偏心心受受压压柱柱,跨跨中中侧侧向向挠挠度度为为f 。 对对跨跨中中截截面面,轴轴力力N的的偏偏心心距距为为ei + f ,即即跨跨中中截截面面的的弯弯矩矩为为M =N (ei+ f ),其中,其
37、中N f 即为即为附加弯矩附加弯矩。 在在截截面面和和初初始始偏偏心心距距相相同同的的情情况况下下,柱柱的的长长细细比比l0/h不不同同,侧侧向向挠挠度度f 的的大大小小不不同同,影影响响程程度度有有很很大大差差别别,破破坏坏类型将明显不同。类型将明显不同。0lxfypsin.= f y xeieiNNN eiN ( ei+ f )l03、偏心受压长柱的受力特点及设计弯矩计算方法偏心受压长柱的受力特点及设计弯矩计算方法(1)偏心受压长柱的附加弯矩或二阶弯矩)偏心受压长柱的附加弯矩或二阶弯矩对于对于长细比长细比l0/h5的的短柱短柱。 侧侧向向挠挠度度f 与与初初始始偏偏心心距距ei相比很小。相
38、比很小。 柱柱跨跨中中弯弯矩矩M=N(ei+f )随随轴轴力力N的增加基本呈线性增长。的增加基本呈线性增长。 直直至至达达到到截截面面承承载载力力极极限限状状态产生破坏。态产生破坏。 对对短短柱柱可可忽忽略略侧侧向向挠挠度度f的的影响。影响。N0N1N2N0eiN1eiN2eiN1f1N2f2BCADE短柱(材料破坏)中长柱(材料破坏)细长柱(失稳破坏)NM0长细比长细比5l0/h 30的的中长柱中长柱。 f 与与ei相比已不能忽略。相比已不能忽略。 f 随随轴轴力力增增大大而而增增大大,柱柱跨跨中中弯弯矩矩M =N (ei+ f )的的增增长长速速度度大大于于轴轴力力N的的增增长长速速度度,
39、即即M随随N的增加呈明显的的增加呈明显的非线性增长非线性增长。 虽虽然然最最终终在在M和和N的的共共同同作作用用下下达达到到截截面面承承载载力力极极限限状状态态,但但轴轴向向承承载载力力明明显显低低于于同同样样截截面面和初始偏心距情况下的短柱。和初始偏心距情况下的短柱。 因因此此,对对于于中中长长柱柱,在在设设计计中中应应考考虑虑侧侧向向挠挠度度f 对对弯弯矩矩增增大大的的影响。影响。N0N1N2N0eiN1eiN2eiN1f1N2f2BCADE短柱(材料破坏)中长柱(材料破坏)细长柱(失稳破坏)NM0因此在计算中长柱时,用初始偏心距乘以偏心距增因此在计算中长柱时,用初始偏心距乘以偏心距增大系
40、数的方法来考虑纵向弯曲的影响。大系数的方法来考虑纵向弯曲的影响。偏心受压构件正截面受压承载力的一般计算公式及其适用条件偏心受压构件正截面受压承载力的一般计算公式及其适用条件大偏压大偏压:大偏心受压大偏心受压极限状态应极限状态应力图力图适用条件适用条件: 小偏压:小偏压:小偏心受压极限应力状态小偏心受压极限应力状态ecueyxcbh0不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算判别大、小偏压的标准是看相对受压区高度判别大、小偏压的标准是看相对受压区高
41、度的大小如何的大小如何判别方法判别方法:小偏压小偏压 :大偏压大偏压 : b的取值与受弯构件相同的取值与受弯构件相同。设计时,不知道设计时,不知道 ,不能,不能用用 来直接判断来直接判断大小偏压大小偏压需用其他方法需用其他方法求出求出 后做第后做第二步判断二步判断在工程中常用的fy和1fc条件下,在min和min时 的 界 限 偏 心 距 值e0b/h0不是总是等于0.3,而是在0.3上下波动,为了简化工作起见,可将其平均值近似的取为e0b,min=0.3h0。截面设计题截面设计题1、大偏心受压(受拉破坏)、大偏心受压(受拉破坏)已知:截面尺寸已知:截面尺寸(bh)、材料强度材料强度(fc,f
42、y,fy)、构件长细比构件长细比(l0/h)以及以及轴力轴力N和柱端弯矩设计值和柱端弯矩设计值M1和和M2。若若ei0.3h0,一般可先按大偏心受压情况计算(,一般可先按大偏心受压情况计算(也可能为小偏心也可能为小偏心受压受压)。)。 fyAs fyAsNeeiAs和和As均未知时均未知时两个基本方程中有三个未知数,两个基本方程中有三个未知数,As、As和和x,故无唯一解故无唯一解。与双。与双筋梁类似,为使总配筋面积(筋梁类似,为使总配筋面积(As+As)最小,应充分利用受压区最小,应充分利用受压区混凝土承受压力,即应使受压区高度尽可能大,混凝土承受压力,即应使受压区高度尽可能大,可取可取x=
43、 bh0得:得:若若As0.002bh或或为为负负值值?则则取取As=0.002bh,然然后后按按As为为已知情况计算。已知情况计算。若若As bh0?若若As小于小于r rminbh或为负值或为负值?应取应取As=r rminbh。说明说明As过小,过小,则应按则应按As 为未知情况重新为未知情况重新计算确定计算确定As 。或当或当As=0,再求,再求As,与上式结果比较取较小值。,与上式结果比较取较小值。则可偏于安全地近似取则可偏于安全地近似取x=2as,按下式确定,按下式确定As3)若)若x b,s ssfy,As未达到受拉屈服;未达到受拉屈服;进一步考虑,如果进一步考虑,如果 - -f
44、y ,则则As未达到受压屈服。未达到受压屈服。 ssAs fyAsNeie承载力校核(复核题)承载力校核(复核题)在在截截面面尺尺寸寸(bh)、截截面面配配筋筋As和和As、材材料料强强度度(fc、fy,fy)、以以及及构构件件长长细细比比(l0/h)均均为为已已知知时时,根根据据构构件件轴轴力力和和弯弯矩矩作作用用方方式式,截截面面承承载载力力复复核分为两种情况:核分为两种情况:1、给定轴力设计值、给定轴力设计值N,求弯矩作用平面的弯矩设计值求弯矩作用平面的弯矩设计值M或偏心距或偏心距e02、给定弯矩作用平面的弯矩设计值、给定弯矩作用平面的弯矩设计值M或或轴力作用的偏心距轴力作用的偏心距e0
45、,求轴力,求轴力设计值设计值NMuNuNMNb1、给定轴力设计值给定轴力设计值N,求弯矩作用平面的弯矩设计值求弯矩作用平面的弯矩设计值M,由于给由于给定截面尺寸、配筋和材料强度均已知,未知数只有定截面尺寸、配筋和材料强度均已知,未知数只有x和和M两个。两个。若若NNb,为大偏心受压,为大偏心受压,由由第第1式式求求x,如如果果2asxbh0,则则代代入入第第2式式求求e,再再求求e0,弯弯矩矩设设计计值值为为M=Ne0;如如果果xNb,为为小小偏偏心心受受压压,先先联联立立式式(5.24)和和(5.27b)求求出出截截面面的的受受压压区区高高度度x,然然后后按按下下列列情情况况进进行行讨讨论论
46、计计算算确确定定弯弯矩矩设设计计值值M。5.245.27b 5.25【5-1】某混凝土框架柱,承受轴向压力设计值N1000kN,柱端弯矩设计值M1M2=480kNm,截面尺寸为bh =400mm500mm。该柱计算长度l05.0m,as=as=40mm,采用混凝土强度等级为C30,钢筋为HRB400级。试确定该柱所需的纵向钢筋截面面积As和As。【解解】(1)求框架柱端弯矩设计值)求框架柱端弯矩设计值(2)判别大小偏心受压构件)判别大小偏心受压构件(3)求纵向受压钢筋截面面积)求纵向受压钢筋截面面积(4)求纵向受拉钢筋截面面积)求纵向受拉钢筋截面面积受拉钢筋选用5 28, As 3079mm2
47、 。受压钢筋选用5 22, As 1900mm2 。(5)选用钢筋)选用钢筋【5-2】已知条件同【5-1】并已知As2463mm2。求:该柱所需受拉钢筋截面面积As。【解解】注:比较上面两题,可以发现当注:比较上面两题,可以发现当时,求得的时,求得的总用钢量少些。总用钢量少些。【 5-3】 已 知 轴 向 力 设 计 值 N 1250kN, 截 面 尺 寸 为 bh =400mm600mm,asas45mm。构件计算长度l04.2m,采用的混凝土强度等级为C40,钢筋为HRB400,As1520mm2,As1256mm2 。求该构件在h方向上所能承受的弯矩设计值M。【解解】(1)判别大小偏心受
48、压构件)判别大小偏心受压构件(2)求截面受压区高度)求截面受压区高度x该构件属于大偏心受压大偏心受压情况,且受压钢筋能达到屈服强度,则考虑到附加偏心距的作用,取ea20mm,则e0 ei ea411.320391.3mm该构件在该构件在h方向上所能承受的弯矩设计值为:方向上所能承受的弯矩设计值为:M=N e0=12500000.3913=489.1kNm【5-4】已知轴向压力设计值N5200kN,弯矩设计值M1M2=28kNm,截面尺寸bh =400mm600mm,asas45mm。构件计算长度l03.9m,采用的混凝土强度等级为C35,钢筋为HRB400。求:钢筋截面面积As和As 。【解解
49、】(1)求框架柱端弯矩设计值)求框架柱端弯矩设计值(2)判别大小偏心受压构件)判别大小偏心受压构件(3)求纵向受拉钢筋截面面积)求纵向受拉钢筋截面面积Ase=0.5h-as-(e0-ea)=268.1mm h0=h-as=555mm选用6 22mm钢筋, As2281mm2,满足最小配筋率要求。(4)求纵向受压钢筋截面面积)求纵向受压钢筋截面面积As可求得方程:x2+711.1x-710843=0 解得: x=559.4mm选用6 25mm钢筋, As2945mm2,满足最小配筋率要求。(6)验算垂直于弯矩作用平面承载力)验算垂直于弯矩作用平面承载力轴心受压轴心受压(5)验算全部纵向钢筋的配筋
50、率)验算全部纵向钢筋的配筋率(7)验算真实大小偏心)验算真实大小偏心对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算实实际际工工程程中中,受受压压构构件件常常承承受受变变号号弯弯矩矩作作用用,当当弯弯矩矩数数值值相相差差不不大,可采用对称配筋。大,可采用对称配筋。采采用用对对称称配配筋筋不不会会在在施施工工中中产产生生差差错错,故故有有时时为为方方便便施施工工或或对对于于装配式构件,也采用对称配筋。装配式构件,也采用对称配筋。对对称称配配筋筋截截面面满满足足三
51、三个个条条件件,即即As=As,fy=fy,as=as,其其界界限限破坏状态时的轴力为破坏状态时的轴力为Nb=a a1 1 fcb bh0。因因此此,对对于于对对称称配配筋筋情情况况,除除要要考考虑虑偏偏心心距距大大小小外外,还还要要根根据据轴轴力力大大小小(N Nb)的的情况判别属于哪一种偏心受力情况。情况判别属于哪一种偏心受力情况。1、当、当 b或或ei0.3h0,且,且N Nb时,为大偏心受压时,为大偏心受压 x=N /a a1 1fcb若若x=N /a a1 1fcb b或或ei Nb时,时,为小偏心受压为小偏心受压由第一式解得由第一式解得代入第二式得代入第二式得这是一个这是一个 的三
52、次方程,可用迭代法或近似法求解,但是很麻烦。的三次方程,可用迭代法或近似法求解,但是很麻烦。(5.46)作业:作业:(1)某柱截面尺寸为bh =400mm450mm,承受轴向压力设计值N320kN,柱端较大弯矩设计值M2=380kNm,该柱计算长度l05m,as=as=40mm,采用混凝土强度等级为C30,钢筋为HRB400级。试确定该柱所需的纵向钢筋截面面积As和As。(按两端弯矩相等M1/M2=1的框架柱考虑)。(2)已知矩形截面偏心受压柱截面尺寸为bh =350mm450mm ,承受 纵 向 压 力 设 计 值 N 300kN, 柱 两 端 弯 矩 设 计 值 分 别 为M1=260kN
53、m,M2=280kNm,该柱计算长度l05m,as=as=40mm,采用混凝土强度等级为C30,钢筋为HRB400级。试求截面所需纵向钢筋截面面积As和As。(3)已知条件同作业(1),),但取N500kN,并采用对称配筋,求As=As。 Nu- -Mu相相关关曲曲线线反反映映了了在在压压力力和和弯弯矩矩共共同同作作用用下下正正截截面面承承载载力力的规律,具有以下一些特点:的规律,具有以下一些特点:相关曲线上的任一点代表截面处相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。种内力组合。 如一组内力(如一组内力(N,M)在曲线内在曲线内侧说明截面未
54、达到极限状态,是侧说明截面未达到极限状态,是安全的;安全的; 如(如(N,M)在曲线外侧,则表在曲线外侧,则表明截面承载力不足。明截面承载力不足。5.9.2Nu-Mu的关系曲线意义、特点和用途的关系曲线意义、特点和用途截面受弯承载力截面受弯承载力Mu与作用的与作用的轴压力轴压力N大小有关。大小有关。当轴压力较小时,当轴压力较小时,Mu随随N的的增加而增加(增加而增加(CB段);段);当轴压力较大时,当轴压力较大时,Mu随随N的的增加而减小(增加而减小(AB段)。段)。当弯矩为零时,轴向承载力当弯矩为零时,轴向承载力达到最大,即为轴心受压承达到最大,即为轴心受压承载力载力N0(A点);当轴力为点
55、);当轴力为零时,为受弯承载力零时,为受弯承载力M0(C点)。点)。对于对称配筋截面,如果截面形状和尺寸相同,砼强度等级和对于对称配筋截面,如果截面形状和尺寸相同,砼强度等级和钢筋级别也相同,但配筋率不同,达到界限破坏时的轴力钢筋级别也相同,但配筋率不同,达到界限破坏时的轴力Nb是是一致的。一致的。如截面尺寸和材料强度保持不如截面尺寸和材料强度保持不变,变,Nu- -Mu相关曲线随配筋率的相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大。增加而向外侧增大。截截面面受受弯弯承承载载力力在在B点点达达(Nb,Mb)到到最最大大,该该点点近近似似为为界界限限破坏。破坏。CB段(段(NNb)为受拉破坏;为受拉破坏;
56、AB段(段(N Nb)为受压破坏为受压破坏。 小偏心受压时,在相同的小偏心受压时,在相同的M M值下,值下,N N值越大越不安全,值越大越不安全,N N值越小值越小越安全;大偏心受压时,在相同的越安全;大偏心受压时,在相同的M M值下,值下,N N值越大越安全,值越大越安全,N N值越值越小越不安全。无论是大偏心还是小偏心受压,在相同的小越不安全。无论是大偏心还是小偏心受压,在相同的N N值下,值下,M M值值越大越不安全。越大越不安全。剪力墙构造要求剪力墙构造要求 由框架和抗侧力刚度较大的剪力墙结合起来由框架和抗侧力刚度较大的剪力墙结合起来形成的框剪结构,具有不同于框架结构和剪力墙形成的框剪
57、结构,具有不同于框架结构和剪力墙结构的受力特点。框剪结构中的结构的受力特点。框剪结构中的剪力墙既是竖向剪力墙既是竖向受力构件,又是水平受力构件受力构件,又是水平受力构件,在构造上有自己,在构造上有自己的特点。的特点。框架框架剪力墙结构的受力特点剪力墙结构的受力特点 框架框架剪力墙结构由框架结构和剪力墙两类抗侧力单剪力墙结构由框架结构和剪力墙两类抗侧力单元组成。这两类抗侧力单元的变形和受力特点不同:元组成。这两类抗侧力单元的变形和受力特点不同:n 剪力墙的变形以弯曲型为主剪力墙的变形以弯曲型为主n 框架的变形以剪切型为主框架的变形以剪切型为主在框剪结构中,框架和剪力墙由楼盖连接起来而共同变形。在
58、框剪结构中,框架和剪力墙由楼盖连接起来而共同变形。框架框架剪力墙结构的受力特点剪力墙结构的受力特点框剪结构协同工作时,由于剪力墙的刚度比框架大得多,因此剪力墙负担大部分水平力。但是,框架和剪力墙承担水平力的比例,在房屋的上部和下部是变化的。p房屋的下部,剪力墙的变形增大,框架变形减小;房屋的下部,剪力墙的变形增大,框架变形减小;p房屋的上部,剪力墙担负的剪力减小,框架担负剪力增大。房屋的上部,剪力墙担负的剪力减小,框架担负剪力增大。使得框架上部使得框架上部和下部所受剪和下部所受剪力实现了均匀力实现了均匀化。化。协同变形曲线协同变形曲线 从协同变形曲线可看出,框架结构的层间变形在下部小从协同变形
59、曲线可看出,框架结构的层间变形在下部小于纯框架,在上部小于纯剪力墙,因此各层的层间变形也将于纯框架,在上部小于纯剪力墙,因此各层的层间变形也将趋于均匀化。趋于均匀化。剪力墙的构造要求剪力墙的构造要求1 1、剪力墙的混凝土强度等级、剪力墙的混凝土强度等级 剪力墙结构混凝土强度等级不应低于剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20C20;带有筒体和短;带有筒体和短肢剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于肢剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25C25。2 2、剪力墙的截面厚度、剪力墙的截面厚度1 1)一、二级抗震等级一、二级抗震等级的剪力的剪力墙的截面厚度,的截面厚度,底部加强部位底部加强部位不不应小于小
60、于层高的高的1/161/16,且不,且不应小于小于200mm200mm;其他部位其他部位不不应小于小于层高的高的1/201/20,且不,且不应小于小于160mm160mm。当。当为无端柱或翼无端柱或翼墙的一字形剪力的一字形剪力墙时,其底部加其底部加强强部位截面厚度不部位截面厚度不应小于小于层高的高的1/121/12;其他部位不;其他部位不应小小于于层高的高的1/151/15,且不,且不应小于小于180mm180mm。2 2)三、四级抗震等级三、四级抗震等级的剪力的剪力墙截面厚度,截面厚度,底部加强部位底部加强部位不不应小小于于层高的高的1/201/20,且不,且不应小于小于160mm160mm
61、;其他部位其他部位不不应小于小于层高的高的1/251/25,且不,且不应小于小于160mm160mm;3 3) 非抗震设计非抗震设计的剪力的剪力墙,其截面厚度不,其截面厚度不应小于小于层高的高的1/251/25,高,高层建筑建筑时还不不应小于小于160mm160mm,多,多层建筑建筑时还不不应小于小于140mm140mm;4 4) 剪力墙井筒剪力墙井筒中,分隔中,分隔电梯井或管道井的梯井或管道井的墙肢截面厚度可肢截面厚度可适当减小,但不宜小于适当减小,但不宜小于160mm160mm;5 5) 当当墙厚不能厚不能满足上述要求足上述要求时,应按高按高规附附录D D计算算墙体体的的稳定;定;3 3、
62、剪力墙的轴压比限值、剪力墙的轴压比限值 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中的限值。其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表中的限值。底部加强部位以上的一般部位,墙体平均轴压比不宜大于底部底部加强部位以上的一般部位,墙体平均轴压比不宜大于底部加强部位的墙体平均轴压比。加强部位的墙体平均轴压比。4 4、剪力墙的分布钢筋、剪力墙的分布钢筋剪力墙分布钢筋的配置应符合下列要求剪力墙分布钢筋的配置应符合下列要求:(1 1)剪力墙中竖向和水平向分布筋的配筋率)剪力墙中竖向和水平向分布筋的配筋率
63、;一、二、三级抗震设计时均不应小于0.25%,四级抗震设计和非抗震设计时均不应小于0.20%;分布钢筋间距不应大于300mm;分布钢筋直径不应小于8mm,且不宜大于墙肢截面厚度的1/10.(2 2)剪力墙中竖向和水平向分布钢筋的配置排数;)剪力墙中竖向和水平向分布钢筋的配置排数;当剪力墙截面厚度bw大于140mm,但不大于400mm时,可采用双排配筋;当bw大于400mm,但不大于700mm时,宜采用三排配筋;当bw大于700mm时,宜采用四排配筋。(3 3)分布钢筋的位置;)分布钢筋的位置;应沿墙的两个侧面布置,竖向分布钢筋布置在内侧,水平向分布钢筋布置在外侧。各排钢筋分布筋之间设置拉筋,且
64、拉筋间距不应大于600mm,直径不小于6mm。5 5、剪力墙的边缘构件、剪力墙的边缘构件剪力墙的边缘构件分为约束边缘构件约束边缘构件和构造边缘构件构造边缘构件两类。l 约束边缘构件包括暗柱、端柱、转角墙和翼墙;约束边缘构件包括暗柱、端柱、转角墙和翼墙;l构造边缘构件包括暗柱、端柱和翼柱;构造边缘构件包括暗柱、端柱和翼柱;剪力墙墙肢两端和洞口两侧应设置边缘构件。剪力墙墙肢两端和洞口两侧应设置边缘构件。剪力墙边缘构件的设置部位:剪力墙边缘构件的设置部位:l 一、二级抗震设计的剪力墙的底部加强部位及其上一一、二级抗震设计的剪力墙的底部加强部位及其上一层的墙肢端部应按高规要求设置约束边缘构件;层的墙肢
65、端部应按高规要求设置约束边缘构件;l一、二级抗震设计剪力墙的其他部位以及三、四级抗一、二级抗震设计剪力墙的其他部位以及三、四级抗震设计和非抗震设计的剪力墙墙肢端部均应按高规要求震设计和非抗震设计的剪力墙墙肢端部均应按高规要求设置构造边缘构件。设置构造边缘构件。约束边缘构件的构造要求约束边缘构件的构造要求约束边缘构件沿墙肢方向的长度约束边缘构件沿墙肢方向的长度约束边缘构件沿墙肢方向的长度约束边缘构件沿墙肢方向的长度lc lc和箍筋配箍特征值和箍筋配箍特征值和箍筋配箍特征值和箍筋配箍特征值vv宜符宜符宜符宜符合表合表合表合表7.2.167.2.16的要求,且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应的要求,
66、且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应的要求,且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应的要求,且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应小于小于小于小于8mm8mm、箍筋间距分别不应大于、箍筋间距分别不应大于、箍筋间距分别不应大于、箍筋间距分别不应大于100mm100mm和和和和150mm150mm。其体。其体。其体。其体积配箍率应按下式计算:积配箍率应按下式计算:积配箍率应按下式计算:积配箍率应按下式计算:约束边缘构件箍筋的配筋范围约束边缘构件箍筋的配筋范围阴影面积所示:阴影面积所示:暗柱暗柱约束边缘构件箍筋的配筋范围约束边缘构件箍筋的配筋范围阴影面积所示:阴影面积所示:翼墙翼墙约束边缘构件箍筋的配筋范围约束
67、边缘构件箍筋的配筋范围阴影面积所示:阴影面积所示:端柱端柱约束边缘构件箍筋的配筋范围约束边缘构件箍筋的配筋范围阴影面积所示:阴影面积所示:转角墙转角墙约束边缘构件约束边缘构件纵向钢筋的配筋范围不应小于各图示中的阴影面积,其纵向钢筋最小截面面积纵向钢筋最小截面面积,对暗柱对暗柱,一、二级抗震设计时分别不应小于约束边缘构件沿墙肢长度和墙厚乘积的1.2%和1.0%,且分别不应小于616和614;对端柱、翼墙和转角墙对端柱、翼墙和转角墙分别不应小于各图中阴影面积的1.2%和1.0%,且分别不应小于616和614。构造边缘构件的构造要求构造边缘构件的构造要求剪力墙构造边缘构件的设计宜符合下列要求:剪力墙
68、构造边缘构件的设计宜符合下列要求:1) 1) 构造边缘构件的范围和计算纵向钢筋用量的截面面积构造边缘构件的范围和计算纵向钢筋用量的截面面积AcAc宜取宜取图图7.2.177.2.17中的阴影部分面积;中的阴影部分面积;2 2)抗震设计时,构造边缘构件的最小配筋)抗震设计时,构造边缘构件的最小配筋应符合表符合表7.2.177.2.17的的规定,箍筋的无肢定,箍筋的无肢长度不度不应大于大于300mm300mm,拉筋的水平,拉筋的水平间距不距不应大于大于纵向向钢筋筋间距的距的2 2倍。倍。当剪力墙端部为端柱时,端柱中纵向钢筋当剪力墙端部为端柱时,端柱中纵向钢筋及箍筋宜按框架柱构造要求配置及箍筋宜按框
69、架柱构造要求配置。3 3)非抗震设计时,剪力墙墙肢两端应配置竖向受力钢筋,每非抗震设计时,剪力墙墙肢两端应配置竖向受力钢筋,每端的竖向受力钢筋不宜小于端的竖向受力钢筋不宜小于4 4根直径为根直径为12mm12mm的钢筋,沿该竖向的钢筋,沿该竖向受力钢筋的方向宜配置不少于直径为受力钢筋的方向宜配置不少于直径为6mm6mm、间距不大于、间距不大于250mm250mm的拉筋。的拉筋。剪力墙分布钢筋的锚固连接应符合下列要求剪力墙分布钢筋的锚固连接应符合下列要求一、一、非抗震设计时,剪力墙纵向钢筋最小锚固长度剪力墙纵向钢筋最小锚固长度应取la;抗震设计时,剪力墙纵向钢筋最小锚固长度应取laE;二、二、剪
70、力墙竖向分布钢筋的搭接连接剪力墙竖向分布钢筋的搭接连接,一、二级抗震等级剪力墙的加强部位,接头位置应错开,每次连接的钢筋数量不宜超过总数量的50%,错开净距不宜小于500mm;其他部位剪力墙的钢筋,可在同一部位连接,如下图:如下图:三、三、剪力墙同排水平分布钢筋的搭接接头水平分布钢筋的搭接接头之间以及上、下相邻水平分布钢筋的搭接接头之间沿水平方向的净距不宜小于500mm。约束边缘构件纵向钢筋的连接构造图约束边缘构件纵向钢筋的连接构造图部位:部位:一、二级抗震等级剪力墙的底部加强部位及其以上一层。一、二级抗震等级剪力墙的底部加强部位及其以上一层。构造边缘构件纵向钢筋的连接构造图构造边缘构件纵向钢
71、筋的连接构造图部位:部位:一、二级抗震等级剪力墙的底部加强部位及其以上一层。一、二级抗震等级剪力墙的底部加强部位及其以上一层。五、五、剪力墙身竖向钢筋的顶部构造见图剪力墙身竖向钢筋的顶部构造见图六、六、剪力墙变截面处竖向钢筋构造见图剪力墙变截面处竖向钢筋构造见图七、七、非抗震设计时,分布钢筋的搭接长度分布钢筋的搭接长度不应小于1.2la;抗震设计时,不应小于1.2laE;八、八、暗柱与端柱内纵向钢筋连接及锚固要求宜与框架柱相同。连梁的配筋符合下列要求连梁的配筋符合下列要求l 连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度,抗震设计时不应小于laE,非抗
72、震设计时不应小于la,且不应小于600mm;l 抗震设计时,沿连梁全长箍筋的构造沿连梁全长箍筋的构造应按框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用;非抗震设计时,沿连梁全长的箍筋直径不应小于6mm,间距不应大于150mm;l 顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的长度范围内顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的长度范围内,应配置间距不大于150mm的构造箍筋,箍筋直径应与该连梁跨内的箍筋直径相同;l 墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置配置;当连梁截面高度大于700mm时,其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋(腰筋)的直径不应小于10mm,间距不应大于2
73、00mm;对跨高比不大于2.5的连梁,梁两侧的纵向构造钢筋(腰筋)的面积配筋率不应小于0.3%。如如P56图所示:图所示:剪力墙墙面开洞和连梁开洞剪力墙墙面开洞和连梁开洞剪力墙墙面开洞和连梁开洞时,应符合下列要求:剪力墙墙面开洞和连梁开洞时,应符合下列要求:(1)当剪力墙墙面开有非连续洞口)当剪力墙墙面开有非连续洞口(其各边长度小于800mm),且在整体计算中不考虑其影响时,应将洞口处被截断的分布筋分别集中配置在洞口上下和左右两边图图3-30(a),且钢筋直径不应小于12mm,当洞口各边的长度均大于800mm时,则应在洞口上、下设补强暗梁;(2)穿过连梁的管道宜预埋套管)穿过连梁的管道宜预埋套管,洞口上下的有效高度不宜小于梁高的1/3,且不宜小于200mm,洞口处宜配置补强钢筋图图3-30(b) ,被洞口削弱的截面应进行承载力验算。剪力墙洞口补强构造剪力墙洞口补强构造剪力墙洞口补强构造剪力墙洞口补强构造