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文檔簡介
7鋼筋混凝土剪力墻設計7.1概述(d)有邊框墻;(e)核心筒(井筒)圖7-1剪力墻的類型7鋼筋混凝土剪力墻設計7.1概述
在豎向力和水平力作用下,墻肢的內力有軸力、彎矩和剪力;連梁的內力主要是彎矩和剪力,軸力很小,可以忽略。
墻肢應進行平面內的偏心受壓或偏心受拉承載力驗算和斜截面受剪承載力驗算。
連梁應進行受彎和受剪承載力驗算。
墻肢和連梁截面尺寸和配筋還應符合構造要求。7.1概述剪力墻的抗震設計應符合下述原則:(1)強墻弱梁連梁屈服先于墻肢屈服,使塑性變形和耗能分散于連梁中,避免因墻肢過早屈服使塑性變形集中在某一層而形成軟弱層或薄弱層。(2)強剪弱彎剪力墻底部一定高度范圍內形成塑性鉸。(3)限制墻肢的軸壓比和墻肢設置邊緣構件軸壓比是影響墻肢抗震性能的主要因素之一。限制底部加強部位墻肢的軸壓比、設置邊緣構件是提高剪力墻抗震性能的重要措施。7.1概述(4)加強重點部位剪力墻底部是加強的重點部位,其高度取墻肢總高度的1/8和底部兩層高度二者中的較大值,且不大于15m;部分框支剪力墻結構的剪力墻,其底部加強部位的高度,取框支層加框支層以上兩層的高度及落地剪力墻總高度的1/8二者中的較大值。應適當提高底部加強部位的抗剪承載力、限制底部加強部位墻肢的軸壓比,加強抗震措施。一級剪力墻還需提高其抗彎承載力。(5)連梁特殊措施對抗震等級高的、跨高比小的連梁采取特殊措施(設置交叉斜撐),使其成為延性構件。7.2墻肢設計
在軸壓力和水平力作用下,墻肢的破壞形態(tài)有彎曲破壞、彎剪破壞、剪切破壞和滑移破壞等,見圖7-2。(a)彎曲破壞;(b)彎剪破壞;(c)剪切破壞;(d)滑移破壞圖7-2實體墻的破壞形態(tài)7.2墻肢設計
實際工程中,可能出現(xiàn)滑移破壞的位置是施工縫截面。抗震等級一級的剪力墻要進行施工縫截面抗滑移驗算;
無地下室且墻肢底部截面出現(xiàn)偏心受拉時,宜在墻肢與基礎交接面另設交叉防滑斜筋,防滑斜筋承擔的拉力可按交接面處剪力設計值的30%采用。7.2.1內力設計值
混凝土高規(guī)7.2.4
鋼筋混凝土剪力墻應進行平面內的斜截面受剪、偏心受壓或偏心受拉、平面外軸心受壓承載力計算。在集中荷載作用下,墻內無暗柱時還應進行局部受壓承載力計算。墻肢的控制截面一般取墻底截面以及改變墻厚、改變混凝土強度等級、改變配筋量的截面。7.2.1內力設計值混凝土高規(guī)7.2.6條
一級抗震等級設計的剪力墻各截面彎矩設計值,應符合下列規(guī)定:
(1)底部加強部位及其上一層應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。條文說明7.2.6條:
一級抗震等級的剪力墻,應按照設計意圖控制塑性鉸出現(xiàn)部位,在其他部位則應保證不出現(xiàn)塑性鉸,因此對一級抗震等級的剪力墻的設計彎矩包線作了近似的規(guī)定。
其他抗震等級和非抗震設計的剪力墻的彎矩設計值,采用墻肢截面最不利組合的彎矩計算值。7.2.1內力設計值混凝土高規(guī)7.2.7條
抗震設計的雙肢剪力墻中,墻肢不宜出現(xiàn)小偏心受拉;當任一墻肢大偏心受拉時,另一墻肢的彎矩設計值及剪力設計值應乘以增大系數1.25。條文說明7.2.7條
如果雙肢墻中一個墻肢出現(xiàn)小偏心受拉,該墻肢可能會出現(xiàn)水平通縫而失去抗剪能力,則由荷載產生的剪力將全部轉移到另一墻肢而導致其抗剪承載力不足。當墻肢出現(xiàn)大偏心受拉時,墻肢易出現(xiàn)裂縫,使其剛度降低,剪力將在墻肢中重分配,此時,可將另一墻肢按彈性計算的剪力設計值增大(乘以1.25系數),以提高其抗剪能力。7.2.1內力設計值混凝土高規(guī)7.2.10條剪力墻底部加強部位墻肢截面的剪力設計值,一、二、三級抗震等級時應按下式調整,四級抗震等級及無地震作用組合時可不調整。9度抗震設計時尚應符合:
式中,V為考慮地震作用組合的剪力墻墻肢底部加強部位截面的剪力設計值;Vw為考慮地震作用組合的剪力墻墻肢底部加強部位截面的剪力計算值;Mwua為考慮承載力抗震調整系數γRE后的剪力墻墻肢正截面抗彎承載力,應按實際配筋面積、材料強度標準值和軸向力設計值確定,有翼墻時應考慮墻兩側各一倍翼墻厚度范圍內的縱向鋼筋;Mw為考慮地震作用組合的剪力墻墻肢截面的彎矩設計值;ηw為剪力增大系數,一級為1.6,二級為1.4,三級為1.2。7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算
剪力墻在偏壓作用下的承載力計算與柱相似,區(qū)別之處在于剪力墻的墻肢應考慮豎向分布鋼筋參與抵抗彎矩。分布鋼筋一般比較細,容易壓屈,為簡化計算,驗算壓彎承載力時不考慮受壓豎向分布鋼筋的作用。7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(1)大偏心受壓承載力計算7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算計算公式:
預先給定豎向分布鋼筋面積:可按最小配筋率考慮。
總的分布鋼筋面積
分布在剪力墻
范圍內
附加偏心距
(1)大偏心受壓承載力計算7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(1)大偏心受壓承載力計算當采用端部鋼筋對稱配置時:
7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(1)大偏心受壓承載力計算計算式對受拉鋼筋合力點取矩:7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(1)大偏心受壓承載力計算
當采用不對稱配筋時,要先給定豎向分布鋼筋Asw,并給定一端的端部鋼筋面積或。當已知受拉鋼筋面積時,則對受壓鋼筋重心??;當已經受壓鋼筋面積時,對受拉鋼筋中心取,則可求得受壓區(qū)高度x。再根據可求得另一端鋼筋的面積。當墻肢截面為T形或I形時,首先判斷中和軸位置,然后計算鋼筋面積,計算中按上述原則考慮豎向分布鋼筋的作用。7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(2)小偏心受壓承載力計算應變圖形距軸力近端鋼筋應力(Ⅱ級鋼)7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(2)小偏心受壓承載力計算7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(2)小偏心受壓承載力計算(7-1)
(7-2)尚應按軸心受壓構件驗算墻體平面外的承載力。7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(2)小偏心受壓承載力計算對稱配筋的小偏心受壓墻,可按下列公式近似計算端部鋼筋:此處,相對受壓區(qū)高度可按下列公式計算:
非對稱配筋時,可先按端部構造配筋要求給定As,然后聯(lián)立式(7-1)和式(7-2)求解及。7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算混凝土高規(guī)7.2.8條
矩形、T形、I形偏心受壓剪力墻(圖7.2.8)的正截面受壓承載力可按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的有關規(guī)定計算,也可按下列公式計算:圖7.2.87.2.2墻肢偏心受壓承載力計算(1)無地震作用組合時:(7.2.8.1)
(7.2.8.2)
當時當時7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算當時
當時7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算式中,
為剪力墻受壓區(qū)端部鋼筋合力點到受壓區(qū)邊緣的距離;
為T形或I形截面受壓區(qū)翼緣寬度;
為偏心距,;
分別為剪力墻端部受拉、受壓鋼筋強度設計值;
為剪力墻墻體豎向分布鋼筋強度設計值;為混凝土軸心抗壓強度設計值;為T形或I形截面受壓區(qū)翼緣的高度;為剪力墻截面有效高度,;
為剪力墻豎向分布鋼筋配筋率;
為界限相對受壓區(qū)高度;
7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算
為受壓區(qū)混凝土矩形應力圖的應力與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值。當混凝土強度等級不超過C50時取1.0;當混凝土強度等級為C80時取0.94;當混凝土強度等級在C50和C80之間時,可按線性內插取值;
為隨混凝土強度提高而逐漸降低的系數。當混凝土強度等級不超過C50時取0.8;當混凝土強度等級為C80時取0.74;當混凝土強度等級在C50和C80之間時,可按線性內插取值。為混凝土極限壓應變,應按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的有關規(guī)定采用。(2)有地震作用組合時,公式(7.2.8.1)、(7.2.8.2)右端均應除以承載力抗震調整系數γRE,γRE取0.85。7.2.3墻肢偏心受拉承載力計算
偏心受拉正截面計算公式可借鑒《混凝土結構設計規(guī)范》的有關公式。大偏心受拉時,此時截面上大部分受拉,小部分受壓;假定范圍內的豎向分布筋參與受拉且屈服,見圖7-3。圖7-37.2.3墻肢偏心受拉承載力計算計算公式:
(7-3)
(7-4)
對稱配筋,由式(7-3)可求得:
由x>0可得:同時,分布筋也應滿足構造要求。在二者中選擇較大的Asw,然后結合式(7-3)和式(7-4)求解端部鋼筋。7.2.3墻肢偏心受拉承載力計算
小偏心受拉時,全截面受拉,混凝土開裂將貫通整個截面。一般不允許在剪力墻中出現(xiàn)這種情況。7.2.3墻肢偏心受拉承載力計算混凝土高規(guī)7.2.9
矩形截面偏心受拉剪力墻的正截面承載力可按下列近似公式計算:(1)無地震作用組合
(2)地震作用組合時
(7-5)
(7-6)
式中,N0u和Mwu可按下列公式計算:式中,Asw為剪力墻腹板豎向分布鋼筋的全部截面面積;
e0為軸向拉力作用點至截面重心的距離。7.2.3墻肢偏心受拉承載力計算混凝土規(guī)范的條文7.4.1~7.4.4說明:對沿截面高度或周邊均勻布置鋼筋的矩形、T形或I形截面,其正截面承載力基本符合的變化規(guī)律,且略偏于安全。
混凝土高規(guī)7.2.9的條文說明:偏心受拉正截面計算直接采用《混凝土結構設計規(guī)范》的有關公式。7.2.4墻肢斜截面受剪承載力(1)墻肢斜截面剪切破壞有三種破壞形態(tài)
剪拉破壞:剪跨比較大、無橫向鋼筋或橫向鋼筋很少的墻肢,可能發(fā)生剪拉破壞。有一條主要的斜裂縫,并延伸至受壓區(qū)邊緣。構造措施:保證橫向分布鋼筋大于等于最小配筋率。斜壓破壞:斜裂縫將墻肢分隔為許多斜的受壓柱體,混凝土被壓碎而破壞。發(fā)生在截面尺寸小、剪壓比過大的墻肢。構造措施:限制截面的剪壓比。剪壓破壞:首先出現(xiàn)水平裂縫或細的傾斜裂縫,水平力繼續(xù)增加,出現(xiàn)一條主要斜裂縫,并延伸擴展,最后裂縫盡端的受壓區(qū)混凝土在剪應力和壓應力共同作用下破壞,橫向鋼筋屈服。通過計算確定水平鋼筋防止剪壓破壞。7.2.4墻肢斜截面受剪承載力(2)偏心受壓斜截面受剪承載力受剪承載力由兩部分組成:橫向鋼筋的受剪承載力和混凝土的受剪承載力,同時須考慮軸力的有利或不利影響。混凝土高規(guī)7.2.11
偏心受壓剪力墻的斜截面受剪承載力應按下列公式進行計算:
(1)無地震作用組合時(2)有地震作用組合時7.2.4墻肢斜截面受剪承載力式中:N為剪力墻的軸向壓力設計值,抗震設計時,應考慮地震作用效應組合;當N大于0.2fcbwhw,應取0.2fcbwhw。A為剪力墻截面面積;Aw為T形或I形截面剪力墻腹板的面積,矩形截面時應取A;λ=Mc/(Vchw0)為計算截面處的剪跨比,Mc和Vc取未按有關規(guī)定進行調整的彎矩和剪力計算值。計算時,當λ<1.5時,取1.5;當λ>2.2時,取2.2;當計算截面與墻底之間的距離小于0.5hw0,λ應按距離墻底0.5hw0處的彎矩值與剪力值計算;s為剪力墻水平分布鋼筋間距。7.2.4墻肢斜截面受剪承載力混凝土高規(guī)7.2.12
偏心受拉剪力墻的斜截面受剪承載力應按下列公式進行計算:(1)無地震作用組合時上式右端的計算值小于時,取等于。
(2)有地震作用組合時
上式右端方括號內的計算值小于時,取等于。
7.2.5墻肢構造要求混凝土強度等級混凝土高規(guī)7.2.1條
剪力墻結構混凝土強度等級不應低于C20;帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結構的混凝土強度等級不應低于C25。7.2.5墻肢構造要求(B)最小截面尺寸剪力墻截面厚度的確定與結構抗側剛度、截面承載力、平面外穩(wěn)定、軸壓比等有關?;炷粮咭?guī)7.2.2條
剪力墻的截面尺寸應滿足下列要求:(1)按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度,底層加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16,且不應小于200mm;其他部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20,且不應小于160mm。當為無端柱或翼墻的一字形剪力墻時,其底部加強部位截面厚度尚不應小于層高的1/12;其他部位尚不應小于層高的1/15,且不應小于180mm;
無支長度是指沿剪力墻方向沒有平面外橫向支承墻的長度。當墻平面外有與其相交的剪力墻時,可視為剪力墻的支承,有利于保證剪力墻出平面的剛度和穩(wěn)定性能,因而可在層高及無支長度二者中取較小值計算剪力墻的最小厚度。7.2.5墻肢構造要求混凝土高規(guī)7.2.2條
(2)按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度,底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20,且不應小于160mm;其他部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/25,且不應小于160mm;(3)非抗震設計的剪力墻,其截面厚度不應小于層高或剪力墻無支長度的1/25,且不應小于160mm;(4)當墻厚不能滿足本條1、2、3款的要求時,應按本規(guī)程附錄D計算墻體的穩(wěn)定;(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;(B)最小截面尺寸7.2.5墻肢構造要求混凝土高規(guī)7.2.2條
無地震作用組合時
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
剪壓比過大時,將過早出現(xiàn)斜裂縫,增加橫向鋼筋不能提高其受剪承載力,很可能在橫向鋼筋未屈服的情況下,墻肢混凝土發(fā)生斜壓破壞,因此,限制剪壓比。(B)最小截面尺寸7.2.5墻肢構造要求混凝土高規(guī)8.2.2條1項
帶邊框剪力墻的截面厚度應符合下列規(guī)定:(1)抗震設計時,一、二級剪力墻的底部加強部位均不應小于200mm,且不應小于層高的1/16;(2)除第1項以外的其他情況下不應小于160mm,且不應小于層高的1/20;(3)當剪力墻截面厚度不滿足本款第1、2項的要求時,應按本規(guī)程附錄D計算確定墻體穩(wěn)定。(B)最小截面尺寸7.2.5墻肢構造要求(C)分布鋼筋混凝土高規(guī)7.2.3條
高層建筑剪力墻中豎向和水平分布鋼筋,不應采用單排鋼筋。當剪力墻截面厚度bw不大于400mm時,可采用雙排配筋;當bw大于400mm,但不大于700mm時,宜采用三排配筋;當bw大于700mm時,宜采用四排配筋。各排分布筋之間的拉接筋間距不應大于600mm,直徑不應小于6mm,在底部加強部位,約束邊緣構件以外的拉接筋間距尚應適當加密。豎向和橫向分布鋼筋的配筋率按下式計算:7.2.5墻肢構造要求(C)分布鋼筋混凝土高規(guī)7.2.18條(強制性條文)
剪力墻分布鋼筋的配置應符合下列要求:(1)一般剪力墻豎向和水平分布筋的配筋率,一、二、三級抗震設計時均不應小于0.25%,四級抗震設計和非抗震設計均不應小于0.20%;(2)一般剪力墻豎向和水平分布鋼筋間距均不應大于300mm;分布鋼筋直徑均不應小于8mm?;炷粮咭?guī)7.2.19條
剪力墻豎向、水平分布鋼筋的直徑不宜大于墻肢截面厚度的1/10。混凝土高規(guī)7.2.20條
房屋頂層剪力墻以及長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間的縱向剪力墻、端山墻的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋率不應小于0.25%,鋼筋間距不應大于200mm。7.2.5墻肢構造要求(D)軸壓比限值
軸壓比是影響墻肢抗震性能的主要因素之一。一般情況下,剪力墻底部是最有可能屈服、形成塑性鉸的部位?;炷粮咭?guī)7.2.14
抗震設計時,一、二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的墻肢軸壓比不宜超過表7.2.14的限值。表7.2.14剪力墻軸壓比限值軸壓比一級(9度)一級(7、8度)二級N/(fcA)0.40.50.67.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件
剪力墻截面兩端設置邊緣構件是提高墻肢端部混凝土極限壓應變、改善剪力墻延性的重要措施。邊緣構件分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩類。約束邊緣構件是指用箍筋約束的暗柱、端柱和翼墻,其箍筋較多,對混凝土約束較強,因而混凝土有較大的變形能力;構造邊緣構件的箍筋較小,對混凝土約束程度較差。7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件混凝土高規(guī)7.2.15
一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應按本規(guī)程7.2.16條的要求設置約束邊緣構件;一、二級抗震設計剪力墻的其他部位以及三、四級抗震設計和非抗震設計的剪力墻肢端部均應按本規(guī)程7.2.17條的要求設置構造邊緣構件。約束邊緣構件的截面尺寸及配筋都比構造邊緣構件要求高,二者的箍筋配筋量都需要通過計算確定。7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件混凝土結構設計規(guī)范11.7.14條(抗震規(guī)范6.4.6條有類似規(guī)定)剪力墻兩端及洞口兩側應設置邊緣構件,并應符合下列要求:一、二級抗震等級的剪力墻結構和框架-剪力墻結構中的剪力墻,在重力荷載代表值作用下,當墻肢底截面軸壓比大于表11.7.14規(guī)定時,其底部加強部位及其上一層墻肢應按本規(guī)范11.7.15條的規(guī)定設置約束邊緣構件;當小于表11.7.14規(guī)定時,宜按本規(guī)范第11.7.16條得規(guī)定設置構造邊緣構件。表11.7.14條剪力墻設置構造邊緣構件的最大軸壓比抗震等級(設防烈度)一級(9度)一級(8度)二級軸壓比0.10.20.37.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件混凝土高規(guī)7.2.16條
剪力墻約束邊緣構件(圖7.2.16)的設計應符合下列要求:
7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件(a)暗柱;(b)有翼墻;(c)有端柱;(d)轉角墻(L形墻)7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件(1)約束邊緣構件沿墻肢方向的長度lc和箍筋配箍特征值λv宜符合表7.2.16的要求,且一、二級抗震設計時箍筋直徑均不應小于8mm、箍筋間距分別不應大于100mm和150mm。箍筋的配筋范圍如圖7.2.16中的陰影面積所示,其體積配箍率ρv按下式計算:式中,λv為約束邊緣構件配箍特征值;fc為混凝土軸心抗壓強度設計值;fyv為箍筋或拉筋的抗拉強度設計值,超過360MPa時,應按360MPa計算。7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件表7.2.16約束邊緣構件范圍lc及其配箍特征值λv項目一級(9度)一級(7、8度)二級λv0.200.200.20lc(暗柱)0.25hw0.25hw0.20hwlc(翼墻或端柱)0.20hw0.15hw0.15hw注:1lc為約束邊緣構件沿墻肢方向的長度,不應小于表中數值、1.5bw和450mm三者的較大值,有翼墻或端柱時尚不應小于翼墻厚度或端柱沿墻肢方向截面高度加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。7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件(2)約束邊緣構件縱向鋼筋的配筋范圍不應小于圖7.2.16中陰影面積,其縱向鋼筋最小截面面積,一、二級抗震設計時分別不應小于圖中陰影面積的1.2%和1.0%并分別不應小于6φ16和6φ14。從上面可以看出,對約束邊緣構件采取了4項規(guī)定:
(1)約束邊緣構件的形式;(2)約束邊緣構件的高度;(3)約束邊緣構件沿墻肢的長度lc;(4)約束邊緣構件的配筋。7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件混凝土高規(guī)7.2.17條
剪力墻構造邊緣構件的設計宜符合下列要求:(1)構造邊緣構件的范圍和計算縱向鋼筋用量的截面面積Ac宜取圖7.2.17中的陰影部分;(a)暗柱;(b)翼柱;(c)端柱圖7.2.17剪力墻的構造邊緣構件7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件(2)構造邊緣構件的縱向鋼筋應滿足受彎承載力要求;(3)抗震設計時,構造邊緣構件的最小配筋應符合表7.2.17的規(guī)定,箍筋的無支長度不宜大于300mm,拉筋的水平間距不應大于縱向鋼筋間距的2倍。當剪力墻端部為端柱時,端柱中縱向鋼筋及箍筋宜按框架柱的構造要求配置;7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件表7.2.17剪力墻構造邊緣構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(取最大值)箍筋縱向鋼筋最小量(取最大值)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———0.008Ac,6φ148150二級———0.006Ac,6φ128200三級0.005Ac,4φ1261500.004Ac,4φ126200四級0.005Ac,4φ1262000.004Ac,4φ126250注:1符合φ表示鋼筋直徑;
2對轉角墻的暗柱,表中拉筋宜采用箍筋。7.2.5墻肢構造要求(E)邊緣構件(4)抗震設計時,對于復雜高層建筑結構、混合結構、框架-剪力墻結構、筒體結構以及B級高度的剪力墻結構中的剪力墻(筒體),其構造邊緣構件的最小配筋應符合下列要求:
1)縱向鋼筋最小配筋應將表7.2.17中的0.008Ac、0.006Ac和0.004Ac分別代之以0.010Ac、0.008Ac和0.005Ac;
2)箍筋的配筋范圍宜取圖7.2.17中陰影部分,其配筋特征值λv不宜小于0.1。(5)非抗震設計時,剪力墻端部應按構造配置不少于4根12mm的縱向鋼筋,沿縱向鋼筋應配置不少于直徑為6mm、間距為250mm的拉筋。7.2.5墻肢構造要求(F)鋼筋連接混凝土高規(guī)7.2.21
剪力墻鋼筋錨固和連接應符合下列要求:
(1)非抗震設計時,剪力墻縱向鋼筋最小錨固長度應取la;抗震設計時,剪力墻縱向鋼筋最小錨固長度應取laE。la和laE的取值應分別符合本規(guī)程第6.5.2條、第6.5.3條的有關規(guī)定;7.2.5墻肢構造要求(F)鋼筋連接(2)剪力墻豎向及水平分布鋼筋的搭接連接(圖7.2.21),一級、二級抗震等級剪力墻的加強部位,接頭位置應錯開,每次連接的鋼筋數量不宜超過總數量的50%,錯開凈距不宜小于500mm;其他情況剪力墻的鋼筋可在同一部位連接。非抗震設計時,分布鋼筋的搭接長度不應小于1.2la;抗震設計時,不應小于1.2laE。圖7.2.21墻內分布鋼筋的連接注:非抗震設計時圖中l(wèi)aE應取la7.2.5墻肢構造要求(F)鋼筋連接(3)暗柱及端柱內縱向鋼筋連接和錨固要求宜與框架柱相同,宜符合本規(guī)程第6.5節(jié)的有關規(guī)定。7.3連梁設計
連梁的特點:(1)跨小而梁高,跨高比小;(2)豎向荷載產生彎距和剪力不大,而在水平荷載下與墻肢相互作用產生的約束彎距與剪力較大,約束彎距在梁兩端方向相反,使梁產生很大的剪切變形,對剪應力十分敏感,容易出現(xiàn)斜裂縫。在反復荷載作用下,梁易形成交叉裂縫,延性較差,見圖7-4。圖7-4連梁的受力變形和裂縫圖7.3連梁設計連梁的設計原則:“強墻弱梁”的整體設計:連梁屈服先于墻肢屈服,連梁首先形成塑性鉸耗散地震能量;(2)“強剪弱彎”的構件設計:連梁應當強剪弱彎,避免剪切破壞。為了使連梁首先屈服——降低連梁的彎矩7.3.1連梁內力設計值(A)彎矩設計值降低連梁彎矩設計值的彎矩調幅方法有兩種:(1)在小震作用下的內力和位移計算時,折減連梁的剛度,使連梁的彎矩、剪力值減小。設防烈度為6、7度時,折減系數不小于0.7;8、9度時折減系數不小于0.5。(2)按連梁彈性剛度計算內力和位移,將彎矩組合值乘以折減系數??拐鹪O防烈度為6度和7度,折減系數不小于0.8;8度和9度時,不小于0.5。當部分連梁降低彎矩設計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設計值應相應提高,見圖7-5。圖7-5連梁彎矩調幅7.3.1連梁內力設計值混凝土高規(guī)7.2.25條文說明無論用什么方法,連梁調幅后的彎矩、剪力設計值不應低于使用狀況的值,也不宜低于比設防烈度低一度的地震作用組合所得的彎矩設計值,其目的是避免在正常使用狀況下或較小的地震作用下連梁上出現(xiàn)裂縫,可掌握調幅后的彎矩不小于調幅前彎矩(完全彈性)的0.8倍(6~7度)和0.5倍(8~9度)。7.3.1連梁內力設計值(B)剪力設計值混凝土高規(guī)7.1.8條
剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁,應按本章(混凝土高規(guī)第7章剪力墻結構設計)規(guī)定進行設計;當跨高比不小于5時,宜按框架梁進行設計?;炷粮咭?guī)7.1.8條文說明
跨高比小于5的連梁,豎向荷載下的彎矩所占比例較小,水平荷載作用下產生的反彎使它對剪切變形十分敏感,容易出現(xiàn)剪切裂縫。本章針對連梁設計作了一些規(guī)定。當連梁跨高比不小于5時,豎向荷載作用下的彎矩所占比例較大,宜按框架梁設計。7.3.1連梁內力設計值(B)剪力設計值混凝土高規(guī)7.2.22條
連梁的剪力設計值Vb應按下列規(guī)定計算:無地震作用組合以及有地震作用組合的四級抗震等級時,應取考慮水平風荷載或水平地震作用組合的剪力設計值;(2)有地震作用組合的一、二、三級抗震等級時,連梁的剪力設計值應按下式進行調整:9度抗震設計時尚應符合
7.3.1連梁內力設計值(B)剪力設計值式中,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取零;
分別為連梁左、右端順時針或反時針方向實配的受彎承載力所對應的彎矩值,應按實配鋼筋面積(計入受壓鋼筋)和材料強度標準值并考慮承載力抗震調整系數計算;ln為連梁的凈跨;VGb為在重力荷載代表值(9度時還應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計值;ηvb為連梁剪力增大系數,一級取1.3,二級取1.2,三級取1.1。7.3.2承載力驗算(1)受彎承載力驗算受彎驗算與梁相同,《高層規(guī)程》沒有另列條文。混凝土規(guī)范11.7.8條1項
連梁的正截面抗震受彎承載力應按本規(guī)范第7.2節(jié)(正截面受彎承載力計算)的規(guī)定計算,但在公式的右邊應除以相應的承載力抗震調整系數γRE;
由于一般連梁都是對稱配筋,按雙筋截面驗算,受壓區(qū)較小,可采用簡化計算:受拉鋼筋對受壓鋼筋取矩得到受彎承載力。無地震作用組合時有地震作用組合時
7.3.2承載力驗算(2)受剪承載力驗算混凝土高規(guī)7.2.24條
連梁的斜截面受剪承載力,應按下列公式計算:無地震作用組合時
有地震作用組合時跨高比大于2.5時跨高比不大于2.5時7.3.2承載力驗算(2)受剪承載力驗算混凝土高規(guī)7.2.24條文說明
試驗研究表明:在小跨高比條件下,如果平均剪應力過大,在箍筋充分發(fā)揮作用之前,連梁就會發(fā)生剪切破壞。因此,本規(guī)程對小跨高比連梁在截面平均剪應力及斜截面受剪承載力驗算上規(guī)定更加嚴格。7.3.3連梁構造要求(A)最小截面尺寸混凝土高規(guī)7.2.23條
剪力墻連梁的截面尺寸應符合下列要求:(1)無地震作用組合時(2)有地震作用組合時跨高比大于2.5時
跨高比不大于2.5時7.3.3連梁構造要求(B)配筋混凝土高規(guī)7.2.26條(強制性條文)連梁配筋(圖7.2.26)應滿足下列要求:圖7.2.26連梁配筋構造示意7.3.3連梁構造要求(B)配筋(1)連梁頂面、底面縱向受力鋼筋伸入墻內的錨固長度,抗震設計時不應小于laE,非抗震設計時不應小于la,且不應小于600mm;(2)抗震設計時,沿連梁全長箍筋的構造應按本規(guī)程第6.3.2條框架梁梁端加密區(qū)箍筋的構造要求采用;非抗震設計時,沿連梁全長的箍筋直徑不應小于6mm,間距不應大于150mm。(3)頂層連梁縱向鋼筋伸入墻體的長度范圍內,應配置間距不大于150mm的構造箍筋,箍筋直徑應與該連梁的箍筋直徑相同;(4)墻體水平分布鋼筋應作為連梁的腰筋在連梁范圍內拉通連續(xù)配置;當連梁截面高度大于700mm時,其兩側面沿梁高范圍設置的縱向鋼筋構造鋼筋(腰筋)的直徑不應小于10mm,間距不應大于200mm;對跨高比不大于2.5的連梁,梁兩側的縱向構造鋼筋(腰筋)的面積配筋率不應小于0.3%。7.3.3連梁構造要求(C)交叉斜撐配筋連梁混凝土高規(guī)9.3.8條
跨高比不大于2的框筒梁和內筒連梁宜采用交叉暗撐(見圖9.3.8);跨高比不大于1的框筒梁和內筒連梁應采用交叉暗撐,且應符合下列規(guī)定:圖9.3.8梁內交叉暗撐的配筋7.3.3連梁構造要求(C)交叉斜撐配筋連梁(1)梁的截面寬度不宜小于300mm;(2)全部剪力應由暗撐承擔。每根暗撐應由4根縱向鋼筋組成,縱筋直徑不應小于14mm,其總面積As應按下列公式計算:無地震作用組合時:有地震作用組合時:
式中,a為暗撐與水平線的夾角;7.3.3連梁構造要求(C)交叉斜撐配筋連梁(3)兩個方向斜撐的縱向鋼筋均應采用矩形箍筋或螺旋箍筋綁成一體,箍筋直徑不應小于8mm,箍筋間距不應大于200mm及梁截面寬度的一半;端部加密區(qū)的箍筋間距不應大于100mm,加密區(qū)長度不應小于600mm及梁截面寬度的2倍。(4)縱筋伸入豎向構件的長度不應小于la1,非抗震設計時la1可取la;抗震設計時la1宜取1.15la;(5)梁內普通箍筋的配置應符合本規(guī)程第9.3.7條的構造要求。(外框筒梁和內筒連梁配箍要求)7.3.3框剪結構中框架的抗震等級混凝土高規(guī)8.1.3條
抗震設計的框架-剪力墻結構,在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%時,其框架部分的抗震等級應按框架結構采用,柱軸壓比限值宜按框架結構的規(guī)定采用;其最大適用高度和高寬比限值可比框架結構適當增加。7.3.3框剪結構中框架的抗震等級混凝土高規(guī)8.1.3條文說明
抗震設計時,如果按框架-剪力墻結構進行設計,剪力墻的數量必須要滿足一定的要求。當基本振型地震作用下剪力墻部分承受的傾覆力矩小于結構總傾覆力矩的50%時,意味著結構中剪力墻的數量偏少,框架承擔較大的地震作用,此時結構的抗震等級和軸壓比應按框架結構的規(guī)定執(zhí)行;其最大適用高度和高寬比限值不宜再按框架-剪力墻結構的要求執(zhí)行,但可比框架結構的要求適當放松。最大適用高度和高寬比限值比框架結構放松的幅度,可視剪力墻的數量及剪力墻承受的地震傾覆力矩來確定。7.4算例[例1]剪力墻的軸壓比與縱向鋼筋配置計算條件:有一矩形截面剪力墻,總高H=50m,bw=250mm,hw=6000mm,抗震等級二級??v筋HRB335級,fy=300N/mm2,箍筋HPB235級,fy=210N/m,C30,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2,ξb=0.
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