鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計.ppt

鋼筋混凝土 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計,內(nèi)容,概述 墻肢設(shè)計 連梁設(shè)計,概述,剪力墻分類 1.按幾何形式分 懸臂剪力墻(實體墻不開洞，只有墻肢構(gòu)件) 聯(lián)肢剪力墻(開有洞口的剪力墻，由墻肢和連梁組成) 帶邊框剪力墻(在框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻往往和梁柱結(jié)合在一起) 框支剪力墻(框架支承剪力墻),剪力墻的類型,(a)懸臂剪力墻,(e)帶邊框剪力墻,(b)雙肢剪力墻,(c)井筒,(d)框支剪力墻,2.根據(jù)剪力墻的高寬比及受力破壞特征分 高墻h/hw2，彎曲破壞 中高墻h/hw=12，彎剪破壞 矮墻h/hw1， 剪切破壞 另剪力墻還可發(fā)生滑移破壞(施工縫處截面),剪力墻破壞形態(tài),(a)彎曲破壞 (b)彎剪破壞 (c)剪切破壞 (d)滑移破壞,二、剪力墻設(shè)計要求 1.剪力墻一般設(shè)計要求 實體墻(墻肢)承受軸力(壓力或拉力)、彎矩、剪力的共同作用，與鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件(柱)的受力基本相同 但與柱子相比，它的截面往往薄而長(受力方向的高寬比大于4時，按剪力墻截面設(shè)計)，沿截面高度方向需配置較多的分布鋼筋 剪力墻中剪力一般較柱大，故抗剪要求較高 剪力墻必須依賴各層樓板作為支撐，保持平面外的穩(wěn)定，在樓層之間也要保持局部穩(wěn)定，必要時應(yīng)驗算平面外的承載力 連梁主要承受彎矩和剪力，軸力可忽略,2.剪力墻延性抗震設(shè)計原則 強墻(肢)弱(連)梁 強剪弱彎 限制墻肢的軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件 加強重點部位 連梁特殊措施（保證延性）,三、剪力墻中的鋼筋 墻肢豎向受力鋼筋 墻肢截面的端部鋼筋 墻肢豎向分布鋼筋墻肢豎向分布鋼筋 墻肢水平分布鋼筋 沿墻身高度分布 連梁縱向鋼筋 連梁箍筋,四、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容 正截面抗彎承載力 確定墻肢豎向抗彎鋼筋 斜截面抗剪承載力 確定墻肢水平抗剪鋼筋 裂縫控制(裂縫寬度)驗算 平面外抗壓承載力驗算 連梁正截面抗彎承載力 受彎構(gòu)件確定縱筋 連梁斜截面抗剪承載力 受彎構(gòu)件確定箍筋,墻肢設(shè)計,一、控制截面及內(nèi)力設(shè)計值 1.控制截面 墻底截面彎矩和剪力最大 沿高度方向，在剪力墻斷面尺寸改變或配筋變化的截面 連梁的兩端截面，彎矩和剪力都比較大 控制截面要進(jìn)行承載力計算(正截面及斜截面承載力),2.內(nèi)力設(shè)計值 控制截面的最不利組合內(nèi)力或?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)整后的內(nèi)力值，取法如下： (1)抗震等級為一級的剪力墻的彎矩設(shè)計值 底部加強部位及以上一層，采用墻肢底部截面組合的彎矩值 其他部位，取墻肢截面最不利組合彎矩計算值乘以1.2,(2)其他抗震等級和非抗震設(shè)計剪力墻的彎矩設(shè)計值 采用墻肢截面最不利組合的彎矩計算值 (3)雙肢剪力墻 當(dāng)一個墻肢為大偏心受拉時，另一墻肢的剪力設(shè)計值、彎矩設(shè)計值乘以增大系數(shù)1.25(當(dāng)一個墻肢出現(xiàn)水平裂縫時，剛度降低，由于內(nèi)力重分布，剪力向無裂縫的另一個墻肢轉(zhuǎn)移，使另一個墻肢內(nèi)力加大),(4)抗震等級一、二、三級剪力墻墻肢底部加強部位：,墻肢截面的剪力組合值按右式調(diào)整：(為了加強墻肢底部加強部位的抗剪能力，避免過早出現(xiàn)剪切破壞，實現(xiàn)強剪弱彎),9度時尚應(yīng)符合：,v底部加強部位墻肢截面剪力設(shè)計值 vw底部加強部位墻肢截面最不利組合的剪力計算值 muwa墻肢底部截面實配的抗震受彎承載力所對應(yīng)的彎矩值 mw墻肢底部截面最不利組合的彎矩計算值 vw墻肢剪力放大系數(shù)，一級為1.6，二級為1.4，三級為1.2,二、正截面壓彎承載力 墻肢正截面壓彎承載力計算基本同鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件(柱) 不同在于： 墻肢受拉區(qū)中的豎向分布鋼筋考慮部分參與受力，以減少端部鋼筋數(shù)量 在受壓區(qū)，不考慮分布筋的作用由于豎向分布筋都比較細(xì)(多數(shù)在12以下)，容易產(chǎn)生壓屈現(xiàn)象(如有可靠措施防止分布筋壓屈，也可以考慮其作用),1.大偏心受壓承載力計算公式(b),(1)根據(jù)平截面假定，當(dāng)b時，構(gòu)件為大偏心受壓，平衡配筋的受壓區(qū)相對高度為：,(2)受拉鋼筋應(yīng)力s=fy,(3)分布鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)力fyw,(4)只計算hw0-1.5x范圍內(nèi)的分布鋼筋，并認(rèn)為它們都達(dá)到了屈服應(yīng)力(在中和軸附近的分布鋼筋應(yīng)力較小，不計入),墻肢大偏心受壓截面應(yīng)變和應(yīng)力分布,根據(jù)平衡條件，可寫出n=0、m=0（對混凝土受壓區(qū)中心取矩）兩個方程式：,式中： asw剪力墻腹板中豎向分布鋼筋總面積，布置在hw0高度范 圍內(nèi)。 e0 = m n,2. 小偏心受壓承載力計算(b),(1)截面全部受壓或大部分受壓。,(2)受拉部分的鋼筋未達(dá)到屈服應(yīng)力。,(3)所有分布鋼筋都不計入抗彎。,(4)剪力墻截面的抗彎承載力計算和柱子相同。,墻肢小偏心受壓截面應(yīng)力分布,三、墻肢偏心受拉承載力計算 1.墻肢受拉情況分析(不宜采用小偏心受拉墻肢) 小偏心受拉時墻肢全截面受拉，混凝土開裂貫通整個截面高度 通過調(diào)整剪力墻長度或連梁尺寸避免出現(xiàn)小偏心受拉的墻肢 剪力墻很長時，邊墻肢拉(壓)力很大，可以人為加大洞口或人為開洞口，減小連梁高度而成為對墻肢約束彎距很小的連梁 地震時，連梁兩端比較容易服形成塑性鉸，可將長墻分成長度較小的墻。在實際工程中，一般使墻的長度不大于8m 減小連梁高度也可減小墻肢軸力,2. 大偏心受拉承載力計算公式 大偏心受拉的判別條件為：m/nhw/2 - a 受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服，即s = fy 分布鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)力 fyw 只計算hw0-1.5 x范圍內(nèi)的分布鋼筋，并認(rèn)為它們都達(dá)到了屈服應(yīng)力(在中和軸附近的分布鋼筋應(yīng)力較小，不計入),墻肢大偏心受拉壓截面應(yīng)力分布,根據(jù)平衡條件，可寫出n=0、m=0(對混凝土受壓區(qū)中心取矩)兩個方程式：,式中： asw剪力墻腹板中豎向分布鋼筋總面積，布置在hw0高度范圍內(nèi)。 e0 = m n,四、斜截面抗剪承載力計算 1.剪力墻中斜裂縫 由彎曲受拉邊緣先出現(xiàn)水平裂縫，然后向傾斜方向發(fā)展成為斜裂縫 因腹板中部主拉應(yīng)力過大而出現(xiàn)斜向裂縫，然后向兩邊緣發(fā)展 2.斜裂縫出現(xiàn)后的剪切破壞形態(tài) (1)斜拉破壞當(dāng)無腹部鋼筋或腹部鋼筋過少，斜裂縫一旦出現(xiàn)，很快會形成一條主裂縫，使構(gòu)件劈裂而喪失承載能力。避免這類破壞的主要措施是配置必需的腹部鋼筋,(2)剪壓破壞 當(dāng)配置足夠的腹部鋼筋時，腹部鋼筋可抵抗斜裂縫的開展。隨著裂縫逐步擴大，混凝土受剪的區(qū)域減小，最后在壓應(yīng)力及剪應(yīng)力的共同作用下混凝土破碎而喪失承載能力。剪力墻抗剪腹筋計算主要是建立在這種破壞形態(tài)的基礎(chǔ)上的 (3)斜壓破壞 當(dāng)剪力墻截面過小或混凝土強度等級選擇不恰當(dāng)時，截面剪應(yīng)力過高，腹板中較早出現(xiàn)斜裂縫。盡管按照計算需要可以配置許多腹部鋼筋，但過多的腹部鋼筋并不能充分發(fā)揮作用，鋼筋應(yīng)力較小時，混凝土就被剪壓破碎了。這種破壞只能用加大構(gòu)件截面或提高混凝土等級來防止，在設(shè)計中則從限制截面的剪壓比體現(xiàn)這一要求,3.偏心受壓斜截面抗剪承載力,(1)無地震作用組合時:,(2)有地震作用組合時:,4.偏心受拉斜截面抗剪承載力,(1)無地震作用組合時:,(2)有地震作用組合時:,五、墻肢構(gòu)造要求 1.混凝土強度等級，不低于c20，核心筒不低于c25 2.最小截面尺寸 (1)最小厚度的要求 (2)剪壓比限值的要求 3.分布鋼筋 (1)墻肢豎向及橫向分布鋼筋的最小配筋要求 (2)分布鋼筋的設(shè)置要求 4.軸壓比限值,5.邊緣構(gòu)件 (1)邊緣構(gòu)件：約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件 對延性要求比較高的剪力墻，在可能出現(xiàn)塑性鉸的部位應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，其他部位可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件 約束邊緣構(gòu)件用箍筋約束的暗柱、端柱、翼墻 約束邊緣構(gòu)件的截面尺寸及配筋都比構(gòu)造邊緣構(gòu)件要求高，其長度及箍筋配置量都需要通過計算確定 構(gòu)造邊緣構(gòu)件的箍筋較少，對混凝土的約束程度較差 約束邊緣構(gòu)件：在一、二級抗震設(shè)計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部設(shè)置； 構(gòu)造邊緣構(gòu)件：在一、二級抗震設(shè)計剪力墻的其他部位以及三、四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計的剪力墻墻肢端部設(shè)置,剪力墻墻肢的約束邊緣構(gòu)件,(2)約束邊緣構(gòu)件 約束邊緣構(gòu)件的形式 約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求 約束邊緣構(gòu)件的體積配箍率由配箍特征值v確定 (3)構(gòu)造邊緣構(gòu)件 構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍 構(gòu)造邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求,剪力墻墻肢構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍,6.鋼筋連接 (1)剪力墻內(nèi)鋼筋的錨固長度 非抗震設(shè)計不小于la 非抗震設(shè)計不小于lae (2)墻肢分布鋼筋的連接，見下圖 一、二級抗震等級剪力墻的加強部位，接頭位置應(yīng)錯開，每次連接的鋼筋數(shù)量不宜超過總數(shù)量的50%； 錯開凈距不宜小于500mm,連梁設(shè)計,一、連梁內(nèi)力設(shè)計值 1.彎矩設(shè)計值：彎矩調(diào)幅 折減連梁剛度 將彎矩組合值折減 2.剪力設(shè)計值,9度和一級抗震時尚應(yīng)符合以下要求：,按“強剪弱彎”要求，將由彎矩產(chǎn)生的剪力放大vb倍。,式中： vb 梁剪力增大系數(shù)。一、二、三級抗震時，vb分別為1.3 1.2、1.1。超限高層建筑的特一級，按一級再增大20。,二、連梁承載力驗算 1. 受彎承載力驗算(按對稱配筋),(1)無地震作用組合時:,(2)有地震作用組合時:,2. 受剪承載力驗算,(1)無地震作用組合時:,vb 0.7ftbh0+fyvasvh0/s,(2)有地震作用組合時:,跨高比2.5：,revb 0.42ftbh0+fyvasvh0/s,跨高比2.5：,revb 0.38ftbh0+0.9fyvasvh0/s,三、連梁構(gòu)造要求 1. 最小截面尺寸,vb 0.25cfcbbhb0,(1)無地震作用組合時：,(2)有地震作用組合時：,跨高比2.5：,revb 0.2cfcbbhb0,跨高比2.5：,revb 0.15cfcbbhb0,2. 截面配筋 1 連梁頂面、底面縱筋伸入墻內(nèi)的錨固長度，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于lae，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于la且不應(yīng)小于600mm 2 抗震設(shè)計時，沿連梁全長箍筋應(yīng)按框架梁梁端加密區(qū)箍筋的構(gòu)造要求采用；非抗震設(shè)計時，沿連梁全長的箍筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不應(yīng)大于150mm 3 頂層連梁縱向鋼筋伸入墻體的長