第7章鋼筋混凝土剪力墻設(shè)計(jì)分析

1、第第7 7章章 剪力墻設(shè)計(jì)和構(gòu)造剪力墻設(shè)計(jì)和構(gòu)造 7.1 概述概述 7.2 墻肢設(shè)計(jì)墻肢設(shè)計(jì) 7.3 7.1 概述概述 7.1.1 剪力墻分類剪力墻分類 1.1.按幾何形式分按幾何形式分 ( (見圖見圖7-1) ) (1)(1)懸臂剪力墻懸臂剪力墻( (實(shí)體墻不開洞，只有墻肢構(gòu)件實(shí)體墻不開洞，只有墻肢構(gòu)件) ) 。 (2)(2)聯(lián)肢剪力墻聯(lián)肢剪力墻( (開有洞口的剪力墻，由墻肢和連梁組成開有洞口的剪力墻，由墻肢和連梁組成) )。 (3)(3)帶邊框剪力墻帶邊框剪力墻( (在框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻往往和梁柱結(jié)合在在框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻往往和梁柱結(jié)合在 一起一起) )。 (4)(4)框支剪力墻框支剪力墻

2、( (框架支承剪力墻框架支承剪力墻) )。 2.2.根據(jù)剪力墻的高寬比及受力破壞特征分根據(jù)剪力墻的高寬比及受力破壞特征分 ( (見圖見圖7-2) ) (1)(1)高墻高墻H/hw2，彎曲破壞。，彎曲破壞。 (2)(2)中高墻中高墻H/hw=12，彎剪破壞。，彎剪破壞。 (3)(3)矮墻矮墻H/hw b b) ) (1)(1)截面全部受壓或大部分受壓。截面全部受壓或大部分受壓。 (2)(2)受拉部分的鋼筋未達(dá)到屈服應(yīng)力。受拉部分的鋼筋未達(dá)到屈服應(yīng)力。 (3)(3)所有分布鋼筋都不計(jì)入抗彎。所有分布鋼筋都不計(jì)入抗彎。 (4)(4)剪力墻截面的抗彎承載力計(jì)算和柱子相同。剪力墻截面的抗彎承載力計(jì)算和柱

3、子相同。 ( (如如圖圖7-4) ) ahfA x hxbfa h eN AfAxbfN wyswwc w u ssyswcu 0010 1 22 7.2.3 墻肢偏心受拉承載力計(jì)算墻肢偏心受拉承載力計(jì)算 1.1.墻肢受拉情況分析墻肢受拉情況分析( (不宜采用小偏心受拉墻肢不宜采用小偏心受拉墻肢) ) (1)(1)小偏心受拉時(shí)墻肢全截面受拉，混凝土開裂貫通整個(gè)小偏心受拉時(shí)墻肢全截面受拉，混凝土開裂貫通整個(gè) 截面高度。截面高度。 (2)(2)通過調(diào)整剪力墻長(zhǎng)度或連梁尺寸避免出現(xiàn)小偏心受拉通過調(diào)整剪力墻長(zhǎng)度或連梁尺寸避免出現(xiàn)小偏心受拉 的墻肢。的墻肢。 (3)(3)剪力墻很長(zhǎng)時(shí)，邊墻肢拉剪力墻很長(zhǎng)

4、時(shí)，邊墻肢拉( (壓壓) )力很大，可以人為加大力很大，可以人為加大 洞口或人為開洞口，減小連梁高度而成為對(duì)墻肢約束彎洞口或人為開洞口，減小連梁高度而成為對(duì)墻肢約束彎 距很小的連梁。距很小的連梁。 (4)(4)地震時(shí)，連梁兩端比較容易服形成塑性鉸，可將長(zhǎng)墻地震時(shí)，連梁兩端比較容易服形成塑性鉸，可將長(zhǎng)墻 分成長(zhǎng)度較小的墻。在實(shí)際工程中，一般使墻的長(zhǎng)度不分成長(zhǎng)度較小的墻。在實(shí)際工程中，一般使墻的長(zhǎng)度不 大于大于8m。 (5)(5)減小連梁高度也可減小墻肢軸力。減小連梁高度也可減小墻肢軸力。 2. 大偏心受拉承載力計(jì)算公式大偏心受拉承載力計(jì)算公式 (1)(1)大偏心受拉的判別條件為：大偏心受拉的判別

5、條件為：M/Nhw/2 - - a ； (2)(2)受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服，即受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服，即 s = fy； (3)(3)分布鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)力分布鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)力 fyw； (4)(4)只計(jì)算只計(jì)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)力屈服應(yīng)力( (在中和軸附近的分布鋼筋應(yīng)力較小，不計(jì)入在中和軸附近的分布鋼筋應(yīng)力較小，不計(jì)入) )。 如圖如圖75 v根據(jù)平衡條件，可寫出根據(jù)平衡條件，可寫出N=0、M=0( (對(duì)混凝土受壓區(qū)對(duì)混凝土受壓區(qū) 中心取矩中心取矩) )兩個(gè)方程式：兩個(gè)方程式： 42 )5 . 1( 2222 )5

6、 . 1( 0 0 000 1 0 0 xh h fA xha x fA x hfA xh eN fAxbff h A xhfAN w w ywsw wyswys w u yswcyw w sw wysu 式中：式中： Asw剪力墻腹板中豎向分布鋼筋總面積，布置在剪力墻腹板中豎向分布鋼筋總面積，布置在hw0高度高度 范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 e e0 0 = M = M N N 7.2.4 斜截面抗剪承載力計(jì)算斜截面抗剪承載力計(jì)算 1.1.剪力墻中斜裂縫剪力墻中斜裂縫 v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。為斜裂縫。 v因腹板

7、中部主拉應(yīng)力過大而出現(xiàn)斜向裂縫，然后向兩邊緣因腹板中部主拉應(yīng)力過大而出現(xiàn)斜向裂縫，然后向兩邊緣 發(fā)展。發(fā)展。 2.2.斜裂縫出現(xiàn)后的剪切破壞形態(tài)斜裂縫出現(xiàn)后的剪切破壞形態(tài) (1)(1)剪拉破壞剪拉破壞當(dāng)無腹部鋼筋或腹部鋼筋過少，斜裂縫一當(dāng)無腹部鋼筋或腹部鋼筋過少，斜裂縫一 旦出現(xiàn)，很快會(huì)形成一條主裂縫，使構(gòu)件劈裂而喪失承載能旦出現(xiàn)，很快會(huì)形成一條主裂縫，使構(gòu)件劈裂而喪失承載能 力。力。避免這類破壞的主要措施是配置必需的腹部鋼筋。避免這類破壞的主要措施是配置必需的腹部鋼筋。 (2)(2)剪壓破壞剪壓破壞 當(dāng)配置足夠的腹部鋼筋時(shí)，腹部鋼筋可抵當(dāng)配置足夠的腹部鋼筋時(shí)，腹部鋼筋可抵 抗斜裂縫的開展。隨

8、著裂縫逐步擴(kuò)大，混凝土受剪的區(qū)域減抗斜裂縫的開展。隨著裂縫逐步擴(kuò)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。承載能力。剪力墻抗剪腹筋計(jì)算主要是建立在這種破壞形態(tài)剪力墻抗剪腹筋計(jì)算主要是建立在這種破壞形態(tài) 的基礎(chǔ)上的。的基礎(chǔ)上的。 (3)(3)斜壓破壞斜壓破壞 當(dāng)剪力墻截面過小或混凝土強(qiáng)度等級(jí)選擇不當(dāng)剪力墻截面過小或混凝土強(qiáng)度等級(jí)選擇不 恰當(dāng)時(shí)，截面剪應(yīng)力過高，腹板中較早出現(xiàn)斜裂縫。盡管按恰當(dāng)時(shí)，截面剪應(yīng)力過高，腹板中較早出現(xiàn)斜裂縫。盡管按 照計(jì)算需要可以配置許多腹部鋼筋，但過多的腹部鋼筋并不照計(jì)算需

9、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(shí)，混凝土就被剪壓破碎了。能充分發(fā)揮作用，鋼筋應(yīng)力較小時(shí)，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(jí)來防止，在這種破壞只能用加大構(gòu)件截面或提高混凝土等級(jí)來防止，在 設(shè)計(jì)中則從限制截面的剪壓比體現(xiàn)這一要求。設(shè)計(jì)中則從限制截面的剪壓比體現(xiàn)這一要求。 3.3.偏心受壓斜截面抗剪承載力偏心受壓斜截面抗剪承載力 (1)(1)無地震作用組合時(shí)無地震作用組合時(shí): : 00 )13. 05 . 0 ( 5 . 0 1 w sh yh w wwt h s A f A A NhbfV (2)(2)有地震作用組合時(shí)有地

10、震作用組合時(shí): : 00 8 . 0)1 . 04 . 0 ( 5 . 0 11 w sh yh w wwt RE h s A f A A NhbfV 4.4.偏心受拉斜截面抗剪承載力偏心受拉斜截面抗剪承載力 (1)(1)無地震作用組合時(shí)無地震作用組合時(shí): : 00 )13. 05 . 0 ( 5 . 0 1 w sh yh w wwt h s A f A A NhbfV (2)(2)有地震作用組合時(shí)有地震作用組合時(shí): : 00 8 . 0)1 . 04 . 0 ( 5 . 0 11 w sh yh w wwt RE h s A f A A NhbfV 1.1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí) 7

11、.2.5 墻肢構(gòu)造要求墻肢構(gòu)造要求 2.2.最小截面尺寸最小截面尺寸 (1)(1)最小厚度的要求最小厚度的要求 (2)(2)剪壓比限值的要求剪壓比限值的要求 3.3.分布鋼筋分布鋼筋 (1)(1)墻肢豎向及橫向分布鋼筋的最小配筋要求墻肢豎向及橫向分布鋼筋的最小配筋要求 (2)(2)分布鋼筋的設(shè)置要求分布鋼筋的設(shè)置要求 4.4.軸壓比限值軸壓比限值 5.5.邊緣構(gòu)件邊緣構(gòu)件 (1)(1)邊緣構(gòu)件：邊緣構(gòu)件：約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件 (2)(2)約束邊緣構(gòu)件約束邊緣構(gòu)件 v需設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。需設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。 v約束邊緣構(gòu)件的形式。約束邊緣構(gòu)件的形式。

12、見圖見圖7-67-6 v約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求。約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求。 (3)(3)構(gòu)造邊緣構(gòu)件構(gòu)造邊緣構(gòu)件 v構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍。構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍。 見圖見圖7-77-7 v構(gòu)造邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求。構(gòu)造邊緣構(gòu)件的設(shè)置要求。 6.6.鋼筋連接鋼筋連接 (1)(1)剪力墻內(nèi)鋼筋的錨固長(zhǎng)度剪力墻內(nèi)鋼筋的錨固長(zhǎng)度 (2)(2)墻肢分布鋼筋的連接，見下圖。墻肢分布鋼筋的連接，見下圖。 7.3 連梁設(shè)計(jì)連梁設(shè)計(jì) 7.3.1 連梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值連梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值 1.1.彎矩設(shè)計(jì)值：彎矩設(shè)計(jì)值：彎矩調(diào)幅彎矩調(diào)幅 折減連梁剛度。折減連梁剛度。將彎矩組合值折減。將彎矩組合值折減。 2.2.剪力設(shè)計(jì)值剪力設(shè)計(jì)值 v

13、9度和一級(jí)抗震時(shí)尚應(yīng)符合以下要求：度和一級(jí)抗震時(shí)尚應(yīng)符合以下要求： Gb n l bu r bu b V l MM V 1 .1 v按按“強(qiáng)剪弱彎強(qiáng)剪弱彎”要求，將由彎矩產(chǎn)生的剪力放大要求，將由彎矩產(chǎn)生的剪力放大 vb倍倍。 Gb n l b r b vbb V l MM V )( 式中：式中： vb 梁剪力增大系數(shù)。一、二、三級(jí)抗震時(shí)，梁剪力增大系數(shù)。一、二、三級(jí)抗震時(shí)， vb分別為分別為1.3 1.2、1.1。超限高層建筑的特一級(jí)，按一級(jí)再增大。超限高層建筑的特一級(jí)，按一級(jí)再增大20。 7.3.2 連梁承載力驗(yàn)算連梁承載力驗(yàn)算 1. 受彎承載力驗(yàn)算受彎承載力驗(yàn)算 (1)(1)無地震作用組合

14、時(shí)無地震作用組合時(shí): : )( 0 ahAfM bsyb (2)(2)有地震作用組合時(shí)有地震作用組合時(shí): : )( 1 0 ahAfM bsy RE b 2. 受剪承載力驗(yàn)算受剪承載力驗(yàn)算 (1)(1)無地震作用組合時(shí)無地震作用組合時(shí): : Vb 0.7ftbh0+fyvAsvh0/s (2)(2)有地震作用組合時(shí)有地震作用組合時(shí): : v跨高比跨高比2.5： REVb 0.42ftbh0+fyvAsvh0/s v跨高比跨高比2.5： REVb 0.38ftbh0+0.9fyvAsvh0/s 7.3.3 連梁構(gòu)造要求連梁構(gòu)造要求 1. 最小截面尺寸最小截面尺寸 Vb 0.25cfcbbhb0(1)(1)無地震作用組合時(shí)：無地震作用組合時(shí)： (2)(2)有地震作用組合時(shí)：有地震作用組合時(shí)： v跨高比跨高比2.5：REVb 0.2cfcbbhb0 v跨高比跨高比2.5：REVb 0.15cfcbbhb0 2. 截面配筋截面配筋 圖圖7-1 剪力墻的類型剪力墻的類型 ( (a) )懸臂剪力墻懸臂剪力墻 ( (f) )帶邊框剪力墻帶邊框剪力墻 ( (b) )短肢剪力墻短肢剪力墻 ( (c) )雙肢剪力墻雙肢剪力墻 ( (d) )井筒井筒 (e)(e)框支剪力墻框支剪力墻 圖圖7-2 剪力墻破壞形態(tài)剪力墻破壞形態(tài) ( (a) )彎