高層建筑結(jié)構(gòu)與抗震考試資料

1、第11章剪力墻截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造.剪力墻與鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件相比有何特點(diǎn)？在剪力墻內(nèi)，各種鋼 筋的作用如何？需要進(jìn)行哪些計(jì)算與驗(yàn)算？答：墻體承受軸力，彎矩和剪力的共同作用，它應(yīng)當(dāng)符合鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的基本規(guī)律。但與柱子 相比，它的截面往往薄而長(受力方向截面高寬比遠(yuǎn)大于4),沿截面長方向要布置許多分布鋼筋，同時(shí)，截面剪力大，抗剪問題較為突出。這使剪力墻和柱截面的配筋計(jì)算和配筋構(gòu)造都略有不同。在剪力墻內(nèi)，由豎向分布筋和受力縱筋抗彎、水平鋼筋抗剪，需要進(jìn)行正截面抗彎承載能力和斜截面 抗剪承載能力計(jì)算，必要時(shí)，還要進(jìn)行抗裂度或裂縫寬度的驗(yàn)算。剪力墻必須依賴各層樓板作為支撐，保 持平面外穩(wěn)定。在樓層之間

2、也要保持局部穩(wěn)定，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算。.如何判別剪力墻的大、小偏心受壓？答：與偏心受壓柱類似，在極限狀態(tài)下，當(dāng)剪力墻的相對受壓區(qū)高度七(x/hw0) b，b時(shí)為小偏心受壓破壞。.剪力墻按大偏心受壓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)滿足哪兩個(gè)條件？答：剪力墻按大偏心受壓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)滿足的兩個(gè)條件：(1)必須驗(yàn)算是否滿足 E w衛(wèi)b。若不滿足，則應(yīng)按小偏壓計(jì)算配筋。(2)無論在哪種情況下，均應(yīng)符合 x之2a的條件，否則按x=2a進(jìn)行計(jì)算。.剪力墻大、小偏心受壓破壞的特點(diǎn)與假定如何？答：大偏壓破壞時(shí)，遠(yuǎn)離中和軸的受拉、受壓鋼筋都可以達(dá)到流限 fy,壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度 a 1fc, 但是靠近中和

3、軸處的豎向分布筋不能達(dá)到流限。按照平截面假定，未達(dá)流限的范圍可以由計(jì)算確定。但為 了簡化計(jì)算，在剪力墻正截面計(jì)算時(shí)，假定只在1.5X范圍(X為受壓區(qū)高度)以外的受拉豎向分布筋達(dá)到流限并參加受力。在 1.5 X范圍內(nèi)的鋼筋未達(dá)流限或受壓，均不參與受力計(jì)算。與小偏壓柱相同，剪力墻截面小偏壓破壞時(shí)，截面上大部分受壓或全部受壓。在壓應(yīng)力較大的一側(cè)， 混凝土達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度而喪失承載能力，端部鋼筋及分布鋼筋均達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度，但計(jì)算中不考慮分 布壓筋的作用。在受拉區(qū)分布鋼筋應(yīng)力較小，因而受拉區(qū)分布鋼筋的作用也不考慮。這樣，剪力墻截面極 限狀態(tài)的應(yīng)力分布與小偏壓柱完全相同，配筋計(jì)算方法也完全相同。.如何判

4、別剪力墻的大、小偏心受拉？它們各有何受力特點(diǎn)？設(shè)計(jì)思 路如何？答：剪力墻在彎矩 M和軸向拉力N作用下，當(dāng)拉力較大，使偏心矩 e0=M/N ch/2a時(shí)，全截 面受拉，屬于小偏心受拉情況。當(dāng)偏心矩e0 =M /N h/2-a,即為大偏心受拉。在小偏心受拉情況下，整個(gè)截面處在拉應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土由于抗拉性能很差將開裂貫通整個(gè)截面， 所有拉力分別由墻肢腹部豎向分布鋼筋和端部鋼筋承擔(dān)。因此，剪力墻一般不可能也不允許發(fā)生小偏心受 拉破壞。在大偏心受拉情況下，截面上大部分受拉，仍有小部分受壓。與大偏壓一樣，假定1.5 x范圍以外的受拉分布鋼筋都參加工作并達(dá)到屈服，同時(shí)忽略受壓豎向分布鋼筋的作用。.剪力墻斜

5、截面受剪破壞主要有哪三種破壞形態(tài)？在剪力墻設(shè)計(jì)中，分別如何處理？答：剪力墻斜截面受剪破壞主要有三種破壞形態(tài)一剪拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞。其中剪拉破壞和 斜壓破壞比剪壓破壞顯得更脆性，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。在剪力墻設(shè)計(jì)中，通過構(gòu)造措施防止發(fā)生剪拉和斜 壓破壞，通過計(jì)算確定墻中水平鋼筋，防止其發(fā)生剪切破壞。具體地，是通過限制墻肢內(nèi)分布鋼筋的最小 配筋率防止發(fā)生剪拉破壞；通過限制截面剪壓比避免斜壓破壞。.剪力墻斜截面承載力計(jì)算的主要目的是什么？答；設(shè)計(jì)中通常認(rèn)為：豎向分布筋抵抗彎矩，而水平分布筋抵抗剪力。這樣，剪力墻就由混凝土和水 平鋼筋共同抗剪。所以斜截面承載力計(jì)算的主要目的就是在已定截面尺寸和混凝

6、土等級的情況下，計(jì)算水 平分布筋的面積。.為什么要對剪力墻截面的剪壓比進(jìn)行限制？答：試驗(yàn)表明，當(dāng)剪力墻截面尺寸太小（通常指厚度太?。孛婕魬?yīng)力過高時(shí)，會在早期出現(xiàn)斜裂縫，而且很可能是在抗剪鋼筋還沒有來得及發(fā)揮作用時(shí)，混凝土就在高剪力及壓力下被擠碎了，此時(shí)配置 更多的抗剪鋼筋已毫無意義。為避免這種破壞，應(yīng)當(dāng)對截面的剪壓比進(jìn)行限制。.剪力墻斜截面受剪破壞主要有哪幾種破壞形態(tài)？設(shè)計(jì)中如何考慮這些破壞？答：剪力墻斜截面受剪破壞主要有三種破壞形態(tài)一剪拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞。其中剪拉破壞和 斜壓破壞比剪壓破壞顯得更脆性，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。在剪力墻設(shè)計(jì)中，通過構(gòu)造措施防止發(fā)生剪拉和斜 壓破壞，通過計(jì)算

7、確定墻中水平鋼筋，防止其發(fā)生剪切破壞。具體地，是通過限制墻肢內(nèi)分布鋼筋的最小 配筋率防止發(fā)生剪拉破壞；通過限制截面剪壓比避免斜壓破壞；斜截面承載力計(jì)算則是為了防止剪壓破壞。.剪力墻腹板中存在著哪幾種分布鋼筋？各有何作用？它們各自所起作用的大小與哪些因素有關(guān)？設(shè)計(jì)中是如何處理的?答：剪力墻腹板中存在豎向及水平分布鋼筋，二者都可阻止斜裂縫展開，維持混凝土抗剪壓的面積， 從而改善沿斜裂縫剪切破壞的脆性性質(zhì)。它們各自所起作用的大小與剪跨比、斜裂縫傾斜度有關(guān)。但是， 設(shè)計(jì)中通常將二者的功能分開：豎向分布筋抵抗彎矩，而水平分布筋抵抗剪力。這樣，墻肢就由混凝土和 水平鋼筋共同抗剪。所以，斜截面承載力計(jì)算就是

8、在已定截面尺寸和混凝土等級的情況下，計(jì)算出水平分 布筋的面積，從而起到防止剪壓破壞的目的。.為什么要對截面的剪壓比進(jìn)行限制？答：試驗(yàn)表明，當(dāng)剪力墻截面尺寸太?。ㄍǔＶ负穸忍。孛婕魬?yīng)力過高時(shí)，會在早期出現(xiàn)斜裂縫，而且很可能是在抗剪鋼筋還沒有來得及發(fā)揮作用時(shí)，混凝土就在高剪力及壓力下被擠碎了，此時(shí)配置 更多的抗剪鋼筋已毫無意義。為避免這種破壞，應(yīng)當(dāng)對截面的剪壓比進(jìn)行限制。.連梁的配筋形式有哪幾種，各有什么特點(diǎn)?答：試驗(yàn)研究表明，若連梁采用普通梁的配筋方式（縱向鋼筋抗彎、豎向鋼筋抗剪）（圖（a）,其抗震性能稍差，只有在嚴(yán)格控制截面平均剪應(yīng)力的條件下連梁才可能有較好的延性。否則，即使做到“強(qiáng)剪弱

9、彎”，也常常是在鋼筋屈服后不久連梁就剪壞，延性很小。為了改善連梁的延性，可以采用斜交叉配 筋形式（圖（b）,此種配筋，剪力傳遞是通過交叉鋼筋的拉力和壓力來實(shí)現(xiàn)的，混凝土裂縫對剪力的傳 遞影響較小，因此可避免發(fā)生斜拉破壞和出現(xiàn)對角線交叉裂縫以及端剪切滑移，延性也大大改善。此外， 在連梁中開水平縫減小其跨高比，也可改善連梁的延性（圖（c）。.為何剪力墻中配置的水平和豎向分布鋼筋必須大于或等于最小配筋 百分率？答：當(dāng)剪力墻中水平配筋過少時(shí)，斜裂縫一旦出現(xiàn)就會立即開展成一條主要斜裂縫，裂縫寬度加大， 剪壓區(qū)迅速減小，使構(gòu)件沿斜裂縫劈裂成兩半。這是脆性的斜拉型剪切破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)避免。因此，在 墻肢中應(yīng)

10、當(dāng)配置一定數(shù)量的水平鋼筋，以限制斜裂縫開展和防止脆性破壞。同時(shí)，還要考慮由于某種原因 使墻肢產(chǎn)生裂縫時(shí)（如施工原因），剪力墻仍能抵抗溫度應(yīng)力并仍能承受設(shè)計(jì)荷載。所以，水平分布鋼筋 的最小配筋率不能小于規(guī)范的要求。為了防止混凝土墻體在受彎裂縫出現(xiàn)后立即達(dá)到極限抗彎承載力，配置的豎向分布鋼筋也必須大于或 等于最小配筋百分率?？紤]到豎向分布鋼筋也可以限制斜裂縫的開展，減小豎向的溫度收縮應(yīng)力，所以豎 向分布筋的最小配筋率與水平鋼筋的相同。.小開口剪力墻在水平荷載下的內(nèi)力與位移如何計(jì)算？答：小開口剪力墻在水平荷載下的內(nèi)力與位移按如下方法計(jì)算：(1)內(nèi)力計(jì)算整體小開口墻墻肢的正應(yīng)力可以看作是由兩部分彎曲應(yīng)

11、力組成，其中一部分是作為整體懸臂墻作用產(chǎn) 生的正應(yīng)力，另一部分是作為獨(dú)立懸臂墻作用產(chǎn)生的應(yīng)力。墻肢剪力，底層按墻肢截面面積分配；其余各層墻肢剪力，可按材料力學(xué)公式計(jì)算截面面積和慣性矩 比例的平均值分配剪力。連梁的剪力可由上、下墻肢的軸力差計(jì)算。(2)頂點(diǎn)位移考慮到開孔后剛度的削弱，應(yīng)將整體墻的水平位移計(jì)算結(jié)果乘1.20。.為何要限制剪力墻截面的剪壓比不能太大？答：驗(yàn)表明，當(dāng)剪力墻截面尺寸太小(通常指厚度太小)，截面剪應(yīng)力過高時(shí)，會在早期出現(xiàn)斜裂縫，而且很可能是在抗剪鋼筋還沒有來得及發(fā)揮作用時(shí)，混凝土就在高剪力及壓力下被擠碎了，此時(shí)配置更多 的抗剪鋼筋已毫無意義。為避免這種破壞，應(yīng)當(dāng)對剪力墻截面

12、的剪壓比進(jìn)行限制。.整體墻在水平荷載下的內(nèi)力與位移如何計(jì)算？答：房屋沿平面和沿高度方向比較規(guī)整時(shí)，可將縱、橫兩個(gè)方向墻體分別按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算?？偹胶奢d可以按各片剪力墻的等效剛度分配，然后進(jìn)行單片剪力墻的計(jì)算。.剪力墻斜截面受剪破壞主要有幾種破壞形態(tài)？設(shè)計(jì)中應(yīng)如何避免這幾種破壞形態(tài)的發(fā)生？答：與受彎構(gòu)件相似，剪力墻斜截面受剪破壞主要有三種破壞形態(tài)一剪拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞。其中剪拉破壞和斜壓破壞比剪壓破壞顯得更脆性，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。在剪力墻設(shè)計(jì)中，通過構(gòu)造措施防 止發(fā)生剪拉和斜壓破壞，通過計(jì)算確定墻中水平鋼筋，防止其發(fā)生剪切破壞。具體地，是通過限制墻肢內(nèi) 分布鋼筋的最小配筋率防止發(fā)生剪

13、拉破壞；通過限制截面剪壓比避免斜壓破壞；設(shè)計(jì)中進(jìn)行的斜截面承載 力計(jì)算則是為了防止剪壓破壞。.為什么要在剪力墻的墻肢端部設(shè)置邊緣構(gòu)件？答：試驗(yàn)表明，剪力墻在周期反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力，與端部邊緣構(gòu)件(暗柱、端柱、翼墻和轉(zhuǎn)角墻)的范圍有關(guān)，如設(shè)有暗柱的剪力墻比不設(shè)暗柱的墻體消耗地震能量增加23%左右。這是因?yàn)樵诙瞬坑忻髦虬抵募袅?，不僅可防止端部鋼筋壓屈并約束混凝土，還可以阻止腹板內(nèi)斜裂縫迅速貫通；在腹板混凝土酥裂后，端柱仍可抗彎及抗剪，結(jié)構(gòu)不至于倒塌。因此，剪力墻墻肢端部應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī) 要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件，目的是通過約束邊緣構(gòu)件為墻肢兩端的混凝土提供足夠的約束，以保證剪

14、力墻肢底部塑性校區(qū)的延性性能以及耗能能力。.雙肢墻在水平荷載下的內(nèi)力與位移計(jì)算的基本假定？答：雙肢墻在水平荷載下的內(nèi)力與位移計(jì)算的基本假定如下：(1)連梁的反彎點(diǎn)在跨中，連梁的作用可以用沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片代替(連梁連續(xù)化假 定)(2)各墻肢的彎曲變形曲線相似，水平位移相等(即不考慮連梁的軸向變形)(3)連梁和墻肢考慮彎曲和剪切變形；墻肢還應(yīng)考慮軸向變形的影響。20 .什么是開洞剪力墻？為什么說如果經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，開洞剪力墻的抗震性能比懸臂墻好？請說明“合理設(shè)計(jì)”有哪些要求？答：開洞剪力墻，是指分別按連梁及墻肢構(gòu)件設(shè)計(jì)的開有較大洞口的剪力墻。懸臂剪力墻是靜定結(jié)構(gòu)，只要有一個(gè)截面破壞，就會

15、導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效或倒塌；而開洞剪力墻則不然，它 是超靜定結(jié)構(gòu)，連梁及墻肢都可出錢。如果做成強(qiáng)墻弱梁的剪力墻，將連梁設(shè)計(jì)成延性的耗能構(gòu)件，則可 大大改善剪力墻的延性。同時(shí)，如將塑性錢或破壞局限在連梁上，則震后便于修復(fù)。所以說，如果經(jīng)過合 理設(shè)計(jì)，開洞剪力墻的抗震性能比懸臂墻好。與延性框架類似， 設(shè)計(jì)延性開洞剪力墻時(shí)， 應(yīng)處理好三個(gè)基本原則： 預(yù)計(jì)的彈性區(qū)要強(qiáng)， 塑性區(qū)要弱; 墻肢要強(qiáng)，連梁要弱；抗剪強(qiáng)度要強(qiáng)，抗彎強(qiáng)度要弱。也就是說，作為超靜定結(jié)構(gòu)的開洞剪力墻如能在連 梁上首先出現(xiàn)塑性較，吸收地震能量，從而避免墻肢的嚴(yán)重破壞，實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)墻弱梁”，而墻肢及連梁構(gòu)件做到“強(qiáng)剪弱彎”，才可得到較為理想的延性剪

16、力墻結(jié)構(gòu)?？梢?，作為超靜定結(jié)構(gòu)的開洞剪力墻，如能實(shí) 現(xiàn)“強(qiáng)墻弱梁”，則比懸臂剪力墻具有更好的抗震性能。.作為抗震設(shè)計(jì)的指標(biāo)，為什么應(yīng)是雙控制條件？答：作為抗震設(shè)計(jì)的指標(biāo)，應(yīng)是雙控制條件，使結(jié)構(gòu)能同時(shí)滿足極限強(qiáng)度和極限變形。這是因?yàn)橐话憬Y(jié)構(gòu) 并不具備足以抵抗強(qiáng)烈地震的強(qiáng)度儲備，而是利用結(jié)構(gòu)的彈塑性性能吸收地震能量，以達(dá)到抗御強(qiáng)震的目 的。.結(jié)構(gòu)延性的作用如何？答：結(jié)構(gòu)延性的作用：(1)防止脆性破壞(2)承受某些偶然因素的作用(3)實(shí)現(xiàn)塑性內(nèi)力重分布(4)有利于結(jié)構(gòu)抗震.為什么 規(guī)范規(guī)定，在框架梁端、柱端塑性校區(qū)，箍筋必須加密 ”？答：在塑性校區(qū)配置足夠的箍筋，可約束核心混凝土，顯著提高塑性校區(qū)混凝土的極限應(yīng)變值，提高抗壓 強(qiáng)度，防止斜裂縫的開展，從而可充分發(fā)揮塑性錢的變形和耗能能力，提高梁、柱的延性；