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文檔簡介
第五章剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
15.1剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計5.1.1剪力墻結(jié)構(gòu)的受力變形特點5.12剪力墻的結(jié)構(gòu)布置5.1.3剪力墻最小厚度及材料強度選定5.1.4剪力墻設(shè)計計算要點和程序框圖25.1剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計剪力墻與框架柱相比,截面薄而長(受力方向截面高寬比大于4),水平荷載作用下截面抗剪問題較為突出。剪力墻必須依賴各層樓板作為支撐,以保持平面外穩(wěn)定,受經(jīng)濟跨度的影響,剪力墻之間的間距一般為3-8米,故剪力墻結(jié)構(gòu)主要適用于有小開間要求的高層住宅、公寓和旅館建筑5.1.1剪力墻結(jié)構(gòu)的受力變形特點1.水平荷載作用下的受力變形特點剪力墻的內(nèi)力:底部整體彎距水平剪力變形:彎曲型變形剪切型變形高墻(H/Bw>2)以彎曲型變形為主,中高墻(H/Bw-1~2)矮墻(H/Bw<1)以剪切型變形為主32.剪力墻的破壞特征彎曲破壞剪切破壞滑移破壞4在剪力墻上開洞可改善剪力墻的受力變形特征:①增加剪力墻的高寬比,由受彎承載力決定破壞狀態(tài);②使剪力墻變?yōu)槎喾谰€體系;55.1.2剪力墻的結(jié)構(gòu)布置1.最大適應(yīng)高度和高寬比限制(整體抗傾覆穩(wěn)定性要求)A級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度(m)
非抗震設(shè)計抗震設(shè)防列烈度6度7度8度9度全部落地剪力墻150140120100(80)60部分框支剪力50)
不應(yīng)采用61.最大適應(yīng)高度和高寬比限制(續(xù))
表5.2B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度(m)非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度全部落地剪力墻180170150130(110)部分落地剪力墻150140120100(80)71.最大適應(yīng)高度和高寬比限制(續(xù))表5.3A級高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬非抗震設(shè)計6度、7度設(shè)防8度設(shè)防9度設(shè)防高寬比限值6654表5.4B級高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬非抗震設(shè)計6度、7度設(shè)防8度設(shè)防高寬比限值8768
2.結(jié)構(gòu)平面布置(1)避免僅單向布置剪力墻,應(yīng)雙向(T形、L形、十字形)或三向(三角形、Y形)和多向(正多邊形)布置;剪力墻墻肢宜簡單、規(guī)則;單片剪力墻的長度不宜過大(<=8m):①側(cè)向剛度大,地震作用大;②易形成矮墻,延性差9102.結(jié)構(gòu)平面布置(續(xù))(2)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)柱子hc/bc<4短肢剪力墻hw/bw=5~8一般剪力墻hw/bw>8注:1短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻;2具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)是指,在規(guī)定的水平地震作用下,短肢剪力墻承擔的底部傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%的剪力墻結(jié)構(gòu)。11短肢剪力墻較多時,應(yīng)布置筒體(或一般剪力墻),形成短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu),并應(yīng)符合下列規(guī)定:12①抗震設(shè)計時,各層短肢剪力墻的軸壓比,抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.55和0.60;底部加強區(qū)部位分別不宜大于0.45、0.50和0.55;對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻,其軸壓比限值相應(yīng)降低0.1;短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)形成的結(jié)構(gòu),應(yīng)符合下列規(guī)定:13短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)形成的結(jié)構(gòu),應(yīng)符合下列規(guī)定(續(xù))②抗震設(shè)計時,除底部加強部位應(yīng)調(diào)整剪力設(shè)計值外,其他各層短肢剪力墻的剪力設(shè)計值,一、二級抗震等級應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2;③
抗震設(shè)計時,短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率,底部加強部位不宜小于1.0%,其他部位不宜小于0.8%;④短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于180mm;14短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)形成的結(jié)構(gòu),應(yīng)符合下列規(guī)定(續(xù))⑤短肢剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置應(yīng)符合JGJ3-2010第7.2.14的要求。⑥
7度和8度抗震設(shè)計時,短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣。一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側(cè)相交的樓面梁。一字形剪力墻:當墻肢兩側(cè)均為跨高比不小于5的非連梁或一側(cè)為連梁而另一側(cè)為無翼墻或端柱時,稱為一字墻15底部加強部位:1、底部加強部位的高度,應(yīng)從地下室頂板算起;2、抗震設(shè)計時,剪力墻底部加強部位的高度可取底部兩層和墻體總高度的1/10二者的較大值,部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強部位的高度應(yīng)符合本規(guī)程10.2.4條的規(guī)定;(10.2.4、帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu),其剪力墻底部加強部位的高度宜取至轉(zhuǎn)換層以上兩層且不宜小于房屋高度的1/10。)3、當結(jié)構(gòu)計算嵌固端位于地下一層底板或以下時,底部加強部位宜延伸到計算嵌固端。
162.結(jié)構(gòu)平面布置(續(xù))(3)剪力墻的門窗洞口宜上下對齊、成列布置,形成明確的墻肢和連梁。宜避免使墻肢剛度相差懸殊(小墻肢)的洞口設(shè)置。17錯洞墻:一、二、三級抗震等級剪力墻的底部加強部位不宜采用;其他情況如無法避免,應(yīng)注意:①錯洞墻洞口的水平距離≥2m;②按彈性平面有限元方法進行應(yīng)力分析,按應(yīng)力進行配筋;③洞口周邊加強有效的構(gòu)造配筋;1819202122疊合錯洞墻:一、二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用。232.結(jié)構(gòu)平面布置(續(xù))(4)較長的剪力墻宜開設(shè)洞口,將其分成長度較為均勻的若干墻段,墻段之間宜采用弱連梁(Ln/h≥6)連接,每個獨立墻段的H/hw≥3。墻肢截面高度hw≤8m。(保證墻肢的延性,受彎產(chǎn)生的裂縫寬度小,靠近中性軸的豎向分布鋼筋破壞時能充分發(fā)揮其強度)242.結(jié)構(gòu)平面布置(續(xù))(5)控制剪力墻的數(shù)量,采用大開間剪力墻(間距為6.0~7.2m)合理剛度的判斷:①自振周T=(0.05~0.06)n②結(jié)構(gòu)的側(cè)移周期短、剛度過大時結(jié)構(gòu)剛度的調(diào)整:①適當減小剪力墻的厚度;②降低連梁的高度;③增大門窗洞口的寬度;④墻肢開洞252.結(jié)構(gòu)平面布置(續(xù))(6)剪力墻的平面布置盡量使結(jié)構(gòu)質(zhì)心和剛心接近,使結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的抗側(cè)剛度及振動性能相接近。263.結(jié)構(gòu)豎向布置(1)豎向連續(xù),上應(yīng)到頂,下要到底。剪力墻沿高度厚度每次減小宜50~100mm(宜兩側(cè)同時內(nèi)收(除外墻,電梯井外)),厚度改變和混凝土等級的改變宜錯開樓層;27(2)剪力墻的洞口宜上下對齊,成列布置,使剪力墻形成明確的墻肢和連梁;283.結(jié)構(gòu)豎向布置(續(xù))(3)避免形成小墻肢,要求墻肢hw/bw≥3且hw≥500mm29(4)慎重采用刀把形剪力墻304.應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩(1)樓面梁不宜支承在剪力墻或核心筒的連梁上。當剪力墻或核心筒墻肢與其平面外相交的樓面梁剛接時,可沿樓面梁軸線方向設(shè)置與梁相連的剪力墻、扶壁柱或在墻內(nèi)設(shè)置暗柱,并應(yīng)符合下列規(guī)定:①設(shè)置沿樓面梁軸線方向與梁相連的剪力墻時,墻的厚度不宜小于梁的寬度;②設(shè)置扶壁柱時,其寬度不應(yīng)小于梁寬,墻厚可計入扶壁柱的截面高度;314.應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩(續(xù))③墻內(nèi)設(shè)置暗柱時,暗柱的截面高度可取墻的厚度,暗柱的截面寬度不應(yīng)小于梁寬加2倍墻厚、不宜大于墻厚的4倍;
④應(yīng)通過計算確定暗柱或扶壁柱的豎向鋼筋(或型鋼),豎向鋼筋的總配筋率應(yīng)符合下列要求:非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.6%;抗震設(shè)計時,一、二、三、四級分別不應(yīng)小于1.0%、0.8%、0.7%和0.6%;采用HRB400級熱軋鋼筋時應(yīng)允許減少0.1%;324.應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩(續(xù))⑤樓面梁的水平鋼筋應(yīng)伸入剪力墻或扶壁柱,伸入長度應(yīng)符合鋼筋錨固要求。鋼筋錨固段的水平投影長度,非抗震設(shè)計時不宜小于0.4lab,抗震設(shè)計時不宜小于0.4labE;當錨固段的水平投影長度不滿足要求時,可將樓面梁伸出墻面形成梁頭,梁的縱筋伸入梁頭后彎折錨固,也可采取其他可靠的錨固措施。⑥暗柱或扶壁柱應(yīng)設(shè)置箍筋,箍筋應(yīng)符合柱箍筋的構(gòu)造要求。抗震設(shè)計時,箍筋加密區(qū)的范圍及其構(gòu)造要求應(yīng)符合相同抗震等級的柱的要求,暗柱或扶壁柱的抗震等級應(yīng)與剪力墻或核心筒的抗震等級相同。334.應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩(續(xù))(2)不宜將樓面主梁支撐在剪力墻之間的連梁上(3)樓面梁與剪力墻連接時,梁內(nèi)縱筋應(yīng)伸入墻內(nèi)并可靠錨固。345.1.3剪力墻最小厚度及材料強度選定1.剪力墻的材料不應(yīng)低于C20不應(yīng)低于C25(筒體、短肢剪力墻)35
2.剪力墻最小厚度
保證出平面的剛度和穩(wěn)定性,剪力墻的截面厚度應(yīng)符合下列要求:1應(yīng)符合本規(guī)程附錄D的墻體穩(wěn)定驗算要求;2一、二級剪力墻,底部加強部位不應(yīng)小于200mm,其他部位不應(yīng)小于160mm;無端柱或翼墻的一字形獨立剪力墻,底部加強部位不應(yīng)小于220mm,其他部位不應(yīng)小于180mm;3三、四級剪力墻的截面厚度,底部加強部位不應(yīng)小于160mm,其他部位不應(yīng)小于160mm;無端柱或無翼墻的一字形獨立剪力墻,底部加強部位截面厚度不應(yīng)小于180mm,其他部位不應(yīng)小于160mm;4非抗震設(shè)計的剪力墻的截面厚度不應(yīng)小于160mm;5剪力墻井筒中,分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小,但不宜小于160mm。36
2.剪力墻最小厚度
保證出平面的剛度和穩(wěn)定性剪力墻的最小厚度
一、二級抗震等級三、四級抗震等級非抗震
無端柱或翼墻的一字形剪力墻其他截面剪力墻底部加強部位≥1/12(層高)≥200≥1/16(層高或剪力墻無支長度)≥200≥1/20(層高或剪力墻無支長度)≥160≥1/25(層高或剪力墻無支長度)≥160其他部位≥1/15(層高)≥180≥1/20(層高或剪力墻無支長度)≥160≥1/25(層高或剪力墻無支長度)≥160372.
剪力墻最小厚度(續(xù))剪力墻無支長度沿剪力墻長度方向沒有平面外橫向支承墻的長度當墻厚不能滿足上述要求時,應(yīng)按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄D計算墻體的穩(wěn)定剪力墻井筒中,分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小,但不宜小于160mm
385.1.4剪力墻設(shè)計計算要點和程序框圖根據(jù)高寬比限值確定剪力墻結(jié)構(gòu)三維幾何參數(shù)剪力墻平面布置剪力墻厚度初選計算單元選取豎向荷載作用下內(nèi)力計算水平荷載作用下的內(nèi)力和位移計算荷載效應(yīng)組合承載力設(shè)計構(gòu)造處理395.2剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移的簡化近似計算5.2.1基本假定5.2.2豎向荷載作用下的內(nèi)力計算5.2.3水平荷載作用下的計算5.2.4水平荷載的分配5.2.5平面剪力墻分類及受力特點5.2.6整體強的內(nèi)力和位移計算5.2.7小開口整體墻的內(nèi)力和位移計算5.2.8雙肢墻和多肢墻的內(nèi)力和位移計算5.2.9壁式框架的內(nèi)力和位移計算405.2剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移的簡化近似計算5.2.1基本假定(1)豎向荷載在縱橫向剪力墻平均按450剛性角傳力;(2)每片剪力墻僅在自身平面內(nèi)提供側(cè)向剛度,在平面外的剛度為零;(3)平面樓蓋在平面內(nèi)剛度無限大,在平面外的剛度為零;(4)材料處于線彈性階段415.2.2豎向荷載作用下的內(nèi)力計算豎向荷載按剪力墻受荷面積傳遞到墻,墻肢主要產(chǎn)生軸向力;豎向荷載使連梁產(chǎn)生彎距、剪力;集中荷載作用時要驗算局部承壓力,可按均布荷載計算集中力對墻肢的影響;42435.2.3水平荷載作用下的計算單元和計算簡圖簡化為縱橫兩個方向的平面結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力計算,并考慮另一個方向的部分墻肢作為翼緣參與工作剪力墻的有效翼緣寬度按表5.1的較小值取用;按剪力墻間距計算:或按翼緣厚度計算:或按門窗洞口計算:或總高度的1/20444546軸線錯開墻段:軸線錯開距離不大于實體連接墻厚的8倍且不大于2.5米時,可按一片整體墻計算。但內(nèi)力按計算結(jié)果擴大1.2倍,其等效剛度應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8折線形墻:各墻段的總轉(zhuǎn)角不大于15度時,按平面剪力墻計算。475.2.4水平荷載的分配當結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的時候,總剪力按各片剪力墻的剛度大小向各片墻分配;Vpj-由水平荷載產(chǎn)生的第j層的總剪力;EiJeqi-第I片墻的等效抗彎剛度;485.2.4水平荷載的分配等效抗彎剛度:將剪力墻甚至整個結(jié)構(gòu)的剛度按頂點位移相等的原則,折算為豎向懸臂受彎構(gòu)件的剛度。相同水平荷載相同側(cè)向位移剪力墻與豎向懸臂受彎構(gòu)件具有相同的剛度采用豎向懸臂受彎構(gòu)件的剛度作為剪力墻的等效剛度495.2.5平面剪力墻分類及受力特點1、根據(jù)洞口的有無、大小、形狀和位置等,剪力墻主要可劃分為以下幾類:
整截面墻整體小開口墻聯(lián)肢墻壁式框架50洞口系數(shù)豎向構(gòu)件截面應(yīng)力分布變形判別方法整體墻<15%滿足平面假定,整體彎距彎曲型洞口系數(shù)<15%且洞凈距及洞至墻邊凈距>洞的長邊小開口整體墻15%~30%整體彎距為主,用平面假定的應(yīng)力修正彎曲型α≥10及JA/J≤Z聯(lián)肢剪力墻30%~50%列墻肢微分方程求解彎曲型過渡剪切型α<10及JA/J≤Z壁式框架>50%可按聯(lián)肢剪力墻進行內(nèi)力計算或按帶剛域的框架計算剪切型α≥10及JA/J>Z洞口系數(shù)ρ=(墻面洞口面積/墻面不計洞口的總面積)*100%51洞口系數(shù)ρ=(墻面洞口面積/墻面不計洞口的總面積)*100%52
:整體系數(shù),考慮了墻肢軸向變形的連梁與墻肢的剛度比。體現(xiàn)了連梁對墻肢的約束作用。:扣除墻肢截面慣性矩后剪力墻的慣性矩。越小,墻肢本身的慣性矩比例越大,說明墻體開洞越窄,反映了墻體開洞的相對寬度。
53小開口整體墻的判別條件
整體系數(shù)α的計算:多肢墻:雙肢墻:
(5.10)(5.11)
542.小開口整體墻的判別條件(續(xù))T—軸向變形影響系數(shù),對雙肢墻T=JA/J;3-4肢取0.8;5-7肢取0.85;8肢以上取0.9。Z、Zi—系數(shù),與α及層數(shù)有關(guān),當各墻肢及連梁都比較均勻時,由附表8.30查得;當各墻肢相差較大時,由表附8.31查得S,再按式(5.12)計算;(5.12)
552.小開口整體墻的判別條件(續(xù))—連梁的折算慣性矩?!趇列連梁的計算跨度的一半,—第i列連梁相鄰墻肢中性軸距離的一半;k—連梁的列數(shù),k+1—墻肢數(shù);:切應(yīng)力不均勻系數(shù),矩形截面取1.2,工字形截面取全面積/腹板面積,T形截面見附表8.29。565.2.6整體墻的內(nèi)力和位移計算1.判別條件:洞口系數(shù)<15%且洞凈距及洞至墻邊凈距>洞的長邊內(nèi)力計算:572.整體墻頂點側(cè)移計算
(倒三角形分布荷載)(均布荷載)(5.6)(頂部集中荷載)583.整體墻頂點側(cè)移計算(續(xù))剪力墻的等效抗彎剛度:
(5-7a)統(tǒng)一?。海?-7b)595.2.6整體墻的內(nèi)力和位移計算(續(xù))4.整體墻的等效簡化處理方法
等效截面面積:
Aq=γ0A(5.3)A—無洞口處截面面積γ0—洞口削弱系數(shù)A0—剪力墻立面總墻面面積;Ad—剪力墻立面洞口總面積;
:切應(yīng)力不均勻系數(shù),矩形截面取1.2,工字形截面取全面積/腹板面積,T形截面見附表8.29。605.2.6整體墻的內(nèi)力和位移計算(續(xù))等效慣性矩Jq:取有洞口截面與無洞口截面沿豎向的加權(quán)平均值(5.5)n—總分段數(shù)61625.2.7小開口整體墻的內(nèi)力和位移計算1.小開口整體墻的內(nèi)力特點(1)截面正應(yīng)力基本上是直線分布,局部彎距不超過總彎距的15%;(2)在大部分樓層上,墻肢沒有反彎點;2.小開口整體墻的判別條件
α≥10及JA/J≤Z或JA/J≤Zi63643.小開口整體墻的內(nèi)力和位移計算(1)墻肢彎距和軸力:(5.13)
、—第i個墻肢在x截面處的彎距和軸力;Mp(x)—x截面處的外力引起的彎距;Ai、Ji、yi—第i個墻肢的截面面積、慣性矩和截面形心到組合截面形心的距離;653.小開口整體墻的內(nèi)力和位移計算(續(xù))墻肢剪力:
(5.14)
66對個別不滿足JA/J≤Zi的墻肢(小墻肢),彎距要進行修正:
673.小開口整體墻的內(nèi)力和位移計算(續(xù))(2)連梁
連梁的剪力=上下層墻肢軸力之差;
連梁的彎距由連梁的剪力求得;(3)頂點位移計算:頂點位移由式(5.6)×1.2等效抗彎剛度由式(5.7)÷1.2墻肢總面積為各墻肢面積之和683.小開口整體墻的內(nèi)力和位移計算(續(xù))例題:某整體小開口剪力墻如圖所示。求第10層墻肢中部的彎矩、剪力和軸力。695.2.8雙肢墻和多肢墻的內(nèi)力和位移計算1.基本假定:(1)墻肢剛度比連梁剛度大得多,連梁的反彎點在跨中;(2)兩墻肢的位移曲線相同,同一標高上水平位移和轉(zhuǎn)角相同;(3)沿豎向剛度與層高不變;(取加權(quán)平均值);(4)梁考慮彎曲和剪切變形,墻肢考慮彎曲和軸向變形。70返回7172732.聯(lián)肢墻的內(nèi)力和位移計算(連續(xù)連桿法)(1)連續(xù)連桿法的基本思路和基本方程:將每一樓層處的連梁假設(shè)為均布在該樓層高度內(nèi)的連續(xù)連桿,用連桿切口處的變形協(xié)調(diào)條件建立τ(x)的微分方程,解出連桿剪力τ(x);連桿切口處的變形協(xié)調(diào)條件:δ1(X)+δ2(X)+δ3(X)=0(5.16)742.聯(lián)肢墻的內(nèi)力和位移計算(連續(xù)連桿法)①δ1(X)—墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對位移
δ1(X)=-2Cθm(x)(5.17)75墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對位移76②δ2(X)—墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對位移77墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對位移78③δ3(X)—連梁彎曲變形和剪切變性產(chǎn)生的相對位移(頂部集中荷載位移公式5.6)將δ1(X)、δ2(X)+、δ2(X)的表達式代入公式(5.16),求解該方程得到τ(x)。7980(2)雙肢墻的內(nèi)力計算連梁對墻肢的約束彎距:m(ξ)=2C·τ(ξ)(5.20)
是α、ξ和荷載作用形式的函數(shù),一般可制成表格查用或用EXCEL計算。T:墻肢軸向變形影響系數(shù);對雙肢墻T=JA/J;3-4肢取0.8;5-7肢取0.85;8肢以上取0.9。
81(2)雙肢墻的內(nèi)力計算(續(xù))
82(2)雙肢墻的內(nèi)力計算(續(xù))連梁的內(nèi)力:雙肢墻多肢墻j層連梁的總約束彎距mj=m(ξj)·hj層連梁的總約束彎距mj=m(ξj)·hj層連梁的剪力Vbj=m(ξj)·h/2Cj層第i個連梁的剪力Vbij=ηim(ξj)·h/2Cij層連梁的端部彎距Mbj=
Vbj·
a0j層第i個連梁的端部彎距Mbij=
Vbij·
ai083
m(ξ)=2C·τ(ξ)84(2)雙肢墻的內(nèi)力計算(續(xù))墻肢的內(nèi)力:
j層墻肢的軸力:(5.23)
j層墻肢的彎距:(5.24)85(2)雙肢墻的內(nèi)力計算(續(xù))j層墻肢的剪力:(5.25)(5.26)
—考慮墻肢剪切變性影響后的墻肢折算慣性矩。86(3)雙肢墻的位移計算
(5.27)87(3)雙肢墻的位移計算(續(xù))(5.28)88(3)雙肢墻的位移計算(續(xù))三種荷載下的分別為:(5.30)
89(3)雙肢墻的位移計算(續(xù))三種荷載下墻肢的等效剛度分別為:(5.31)
90(4)雙肢墻內(nèi)力分布特點:①側(cè)移曲線呈彎曲型。α值愈大,側(cè)移愈小。②剪力最大的連梁的位置在樓的中下部,α值增大,連梁的剪力增大,剪力最大的位置下移。③α值增大,連梁的剪力增大,墻肢的軸力也必然增大。④α值愈大,墻肢彎距愈小。91①側(cè)移曲線呈彎曲型。
α值愈大,側(cè)移愈小92②剪力最大的連梁的位置不在最底層,而在中下部,α值增大,連梁的剪力增大,剪力最大的連梁位置下移。93③α值增大,連梁的剪力增大,
墻肢的軸力也必然增大94④α值愈大,墻肢彎距愈小953.多肢剪力墻的計算要點(1)整體系數(shù)的計算墻肢Ai、Ji
連梁Abi、Jbi,連梁的折算慣性矩Jbi0
連梁的剛度963.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)1)梁墻剛度比參數(shù):(5.34)墻肢軸向變形影響系數(shù)T:雙肢墻T=JA/J多肢墻3~4肢5~7肢8肢以上T=0.8T=0.85T=0.90973.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)2)整體系數(shù):(5.36)(2)計算墻肢的等效剛度983.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)3)(3)計算連梁的約束彎距函數(shù)ψ(ξ)(由α及ξ查表)及m(ξ),對多肢墻,m(ξ)為k列連梁的約束彎距之和,993.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)4)(4)計算連梁的內(nèi)力
多肢墻連梁約束彎距分配系數(shù)ηi:
1006.5多肢墻的內(nèi)力和位移計算2)多肢墻的整體工作系數(shù)α1011023.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)5)j層連梁總約束彎距:(5.40)j層第i個連梁的剪力:(5.41)j層第i個連梁的端彎距:(5.42)1033.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)6)(5)計算墻肢軸力:j層第1墻肢:j層第i墻肢:(5.43)j層第k+1墻肢:1043.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)7)(6)計算墻肢彎距及剪力j層第i墻肢的彎距:(5.44)j層第i墻肢的剪力:(5.45)1053.多肢剪力墻的計算要點(續(xù)8)(7)計算頂點位移(5.47)1065.2.9壁式框架的內(nèi)力和位移計算1.壁式框架計算簡圖的內(nèi)力及計算方法判別條件:α≥10及JA/J>Z洞口大,墻肢剛度變小,連梁剛度接近或大于墻肢剛度。水平荷載作用下,大部分層墻肢具有反彎點,但具有寬梁寬柱,梁、墻相交部分面積大、變形小,可以看成剛域。把墻、梁簡化為桿端帶剛域的變截面桿件,形成框架。假定剛域部分沒有任何彈性變形,因此可看成帶剛域的框架
107108帶剛域框架的軸線:取連梁和墻肢的形心線每層高度取層高h,底層取至基礎(chǔ)面剛域長度: 梁剛域左端長度=hz1-(梁高度)÷4梁剛域右端長度=hz2-(梁高度)÷4柱剛域下端長度=hl1-(柱高度)÷4柱剛域上端長度=hl2-(柱高度)÷4109110壁式框架的內(nèi)力和位移計算方法桿件有限元矩陣位移法修正的D值法對桿件的剛度修正(考慮剛域)1115.2.9壁式框架的內(nèi)力和位移計算2.壁式框架柱的D值計算①桿端有剛域;②剪切變形不能忽略;桿件修正剛度:梁k=ci或c′i柱kc=(c+c′)ic/21121131141155.2.9壁式框架的內(nèi)力和位移計算3.反彎點高度比:y=a+sy0+y1+y2+y3(5.53)s=h’/h=1-a-b(5.52)(5.54)1161175.4剪力墻的截面設(shè)計
1.
剪力墻的內(nèi)力:M、N、V2.
剪力墻的驗算項目:(1)平面內(nèi)的斜截面受剪(2)偏心受壓或偏心受拉(3)平面外軸心受壓承載力計算(4)在集中荷載作用下,墻內(nèi)無暗柱時還應(yīng)進行局部受壓承載力計算
(5)連梁斜截面抗剪和正截面抗彎承載力計算3.鋼筋混凝土剪力墻的配筋:1185.4.1剪力墻正截面承載力計算
一、內(nèi)力設(shè)計值調(diào)整1.一級抗震等級設(shè)計的剪力墻各截面彎矩設(shè)計值,應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)底部加強部位及其上一層應(yīng)按墻底截面組合彎矩計算值采用;(2)其他部位可按墻肢組合彎矩計算值的1.2倍采用1195.4.1剪力墻正截面承載力計算
2.抗震設(shè)計的雙肢剪力墻中,墻肢不宜出現(xiàn)小偏心受拉;當任一墻肢大偏心受拉時,另一墻肢的彎矩設(shè)計值及剪力設(shè)計值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.251205.4.1剪力墻正截面承載力計算
1215.4.1剪力墻正截面承載力計算
二、偏壓類型的判別大偏心受壓:
小偏心受壓:1223.矩形、T形、I形偏心受壓剪力墻的正截面受壓承載力計算假定:1、不考慮受拉混凝土的作用,受壓區(qū)混凝土按等效矩形應(yīng)力圖取用。2、受壓破壞時,剪力墻腹部受壓區(qū)的豎向分布鋼筋應(yīng)力很小,可忽略其作用。3、大偏壓破壞時,端部縱向受拉、受壓鋼筋都達到屈服;在1.5倍受壓區(qū)范圍以外的受拉區(qū)縱向分布鋼筋全部屈服。4、小偏壓破壞時,端部縱向受壓鋼筋達到屈服,而距離軸向力N較遠一側(cè)的豎向分布鋼筋及端部縱向受拉或受壓鋼筋均未屈服。計算時,不考慮豎向分布鋼筋的作用。1233.矩形、T形、I形偏心受壓剪力墻的正截面受壓承載力(1)
無地震作用組合時(5.63)
(5.64)(2)有地震作用組合時(=0.85)
1243.1大偏心受壓剪力墻(當x≤ξbhwo時)
1253.2小偏心受壓剪力墻(當x≥ξbhwo時)1263.T形、工字形截面時
1274.矩形截面偏心受拉剪力墻的
正截面受拉承載力
(1)無地震作用組合時—剪力墻腹板豎向分布鋼筋的全部截面面積
1284.矩形截面偏心受拉剪力墻的
正截面受拉承載力(2)有地震作用組合時1295.4.2剪力墻斜截面受剪承載力計算
1.底部加強區(qū)剪力調(diào)整(保證強剪弱彎):一級二級三級四級及無地震作用9度抗震設(shè)計時尚應(yīng)符合:1302.
偏心受壓剪力墻的斜截面受剪承載力計算
(1)無地震作用組合時:
(5.81)
N—剪力墻的軸向壓力設(shè)計值,抗震設(shè)計時,應(yīng)考慮地震作用效應(yīng)組合;當N大于0.2fcbwhw時,應(yīng)取0.2fcbwhwλ—計算截面處的剪跨比。計算時,λ應(yīng)取1.5-2.2;當計算截面與墻底之間的距離<0.5hwo時,λ應(yīng)按距墻底0.5hwo處的彎矩值與剪力值計算;1312.
偏心受壓剪力墻的斜截面受剪承載力計算Aw—T形或I形截面剪力墻腹板的面積,矩形截面時應(yīng)取A;A—剪力墻截面面積;
s—剪力墻水平分布鋼筋間距。
1322.
偏心受壓剪力墻的斜截面受剪承載力計算(2)有地震作用組合時
(5.82)
1333.
偏心受拉剪力墻的斜截面受剪承載力計算(1)無地震作用組合時:
(5.83)上式右端的計算值小于,取等于1343.
偏心受拉剪力墻的斜截面受剪承載力計算(2)有地震作用組合時:
(5.84)上式右端方括號內(nèi)的計算值于,取等于
1355.4.3施工縫處的抗滑移能力驗算按一級抗震等級設(shè)計的剪力墻,其水平施工縫處的抗滑移能力宜符合下列要求:(5.85)Vwj——水平施工縫處考慮地震作用組合的剪力設(shè)計值;As——水平施工縫處剪力墻腹板內(nèi)豎向分布鋼筋、豎向插筋和邊緣構(gòu)件(不包括兩側(cè)翼墻)縱向鋼筋的總截面面積;N——水平施工縫處考慮地震作用組合的不利軸向力設(shè)計值,壓力取正值,拉力取負值。
1365.4.4連梁的剪力設(shè)計值
調(diào)整1.連梁的剪力設(shè)計值Vb應(yīng)按下列規(guī)定計算:
(1)無地震作用組合以及四級抗震等級時,應(yīng)取考慮水平風荷載或水平地震作用組合的剪力設(shè)計值;(2)一、二、三級抗震等級時,連梁的剪力設(shè)計值應(yīng)按下式進行調(diào)整:(5.86)9度抗震設(shè)計時尚應(yīng)符合:(5.86)1375.4.4連梁的剪力設(shè)計值
調(diào)整
、—分別為梁左、右端順時針或反時針方向考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計值;對一級抗震等級且兩端均為負彎矩時,絕對值較小一端的彎矩應(yīng)取零;、—分別為連梁左、右端順時針或反時針方向?qū)嵟涞氖軓澇休d力所對應(yīng)的彎矩值,應(yīng)按實配鋼筋面積(計入受壓鋼筋)和材料強度標準值并考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)計算;
1385.4.4連梁的剪力設(shè)計值
調(diào)整ιn——連梁的凈跨。VGb——在重力荷載代表值(9度時還應(yīng)包括豎向地震作用標準值)作用下,按簡支梁計算的梁端截面剪力設(shè)計值;ηvb——連梁剪力增大系數(shù),一級取1.3,二級取1.2,三級取1.11392.連梁的斜截面受剪承載力計算(1)無地震作用組合時:
(5.88)1402.連梁的斜截面受剪承載力計算(2)有地震作用組合時:跨高比
>2.5時:(延性好)(5.89)跨高比≤2.5時:
(5.90)1415.5.1剪力墻構(gòu)造要求
1.剪力墻的受剪截面應(yīng)符合下列要求:1)無地震作用組合時:2)有地震作用組合時剪跨比λ大于2.5時:剪跨比λ不大于2.5時:142式中V——剪力墻截面剪力設(shè)計值,應(yīng)取調(diào)整后的剪力設(shè)計值;
hwo——剪力墻截面有效高度;βc——混凝土強度影響系數(shù)
λ——計算截面處的剪跨比,即Mc/(Vchwo),其中Mc、Vc應(yīng)分別取與V同一組組合的、未經(jīng)調(diào)整的彎矩和剪力計算值混凝土強度等級≤C50C80βc1.00.81432.抗震設(shè)計時,一、二、三級抗震等級的剪力墻底部加強部位,其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過表中的限值。144表5.11剪力墻軸壓比限值N--在重力荷載代表值作用下的軸壓力設(shè)計值軸壓比一級(9度)一級(7、8度)二級三級0.40.50.6
0.6(hw/bw<5)0.30.40.50.6
1453.不宜設(shè)置hw/bw<5的矩形截面獨立墻肢;當hw/bw<5時,其在重力荷載代表值作用下的軸壓力設(shè)計值的軸壓比,一、二級時不宜大于表中的限值減0.1,三級時不宜大于0.6;146當hw/bw不大于3時,宜按框架柱進行截面設(shè)計(構(gòu)造措施同一級框支柱)即:縱向鋼筋的配筋率底部加強部位不應(yīng)小于1.2%,一般部位不應(yīng)小于1.0%箍筋宜沿墻肢全高加密147剪力墻的邊緣構(gòu)件剪力墻的邊緣構(gòu)件包括:約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件,設(shè)置部位在墻的端部、轉(zhuǎn)角部位、屋面梁下。剪力墻兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件,并應(yīng)符合下列要求:1一、二、三級剪力墻底層墻肢底截面的軸壓比大于表7.2.14的規(guī)定值時,以及部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻,應(yīng)在底部加強部位及相鄰的上一層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件,約束邊緣構(gòu)件應(yīng)符合本規(guī)程第7.2.15條的規(guī)定;2除本條第1款所列部位外,剪力墻應(yīng)按本規(guī)程第7.2.16條設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件;3B級高度高層建筑的剪力墻,宜在約束邊緣構(gòu)件層與構(gòu)造邊緣構(gòu)件層之間設(shè)置1~2層過渡層,過渡層邊緣構(gòu)件的箍筋配置要求可低于約束邊緣構(gòu)件的要求,但應(yīng)高于構(gòu)造邊緣構(gòu)件的要求。148
4.
約束邊緣構(gòu)件149150151152約束邊緣構(gòu)件約束邊緣構(gòu)件范圍lc及其配箍特征值λv
項目一級(9度)一級(8度)二級λv(0.12)0.200.200.20lc(暗柱)(0.2)0.25hw0.20hw0.20hwlc(翼墻或端柱)0.20hw0.15hw0.15hw153約束邊緣構(gòu)件1、Lc為約束邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度,不應(yīng)小于表中數(shù)值、1.0bw和400mm三者中的較大者,有翼墻或端柱時尚不小于翼墻厚度或端柱沿墻長方向截面加300mm.2、翼墻長度小于其厚度3倍或端柱截面邊長小于墻厚的2倍時,視為無翼墻或無端柱。154約束邊緣構(gòu)件體積配箍率ρv
一級不應(yīng)小于φ8@100二級不應(yīng)小于φ8@150fyv——箍筋或拉筋的抗拉強度設(shè)計值,超過360MPa時,應(yīng)按360MPa計算
155約束邊緣構(gòu)件
剪力墻約束邊緣構(gòu)件陰影部分的豎向鋼筋除應(yīng)滿足正截面受壓(受拉)承載力計算要求外,其配筋率一、二、三級時分別不應(yīng)小于1.2%、1.0%和1.0%,并分別不應(yīng)少于8φ16、6φ16和6φ14的鋼筋(符號φ表示鋼筋直徑);約束邊緣構(gòu)件內(nèi)箍筋或拉筋沿豎向的間距,一級不宜大于100mm,二、三級不宜大于150mm;箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm。1565.構(gòu)造邊緣構(gòu)件一、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均應(yīng)設(shè)置157158表5.13剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋要求
底部加強部位其他部位抗震等級縱向鋼筋最小量(取較大值)箍筋縱向鋼筋最小量(取較大值)箍筋或拉筋最小直徑(mm)最大間距(mm)最小直徑(mm)最大間距(mm)一級0.012Ac6φ1681000.008Ac6φ148150二級0.010Ac6φ1
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