建筑結構選型04-剪力墻結構

建筑結構選型第4章剪力墻結構9/15/20231李廣軍剪力墻結構是由一系列縱向、橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結構，承受豎向荷載和水平荷載。

4剪力墻結構9/15/20232李廣軍由于縱、橫向剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛度都很大，在水平荷載作用下，側(cè)移較小，因此這種結構抗震及抗風性能都較強，承載力要求也比較容易滿足，適宜于建造層數(shù)較多的高層建筑。4剪力墻結構現(xiàn)已成為高層住宅建筑的主體，建筑高度可達150m。但由于承重剪力墻過多，限制了建筑平面的靈活布置。9/15/20233李廣軍剪力墻主要承受兩類荷載：一類是樓板傳來的豎向荷載，在地震區(qū)還應包括豎向地震作用的影響；另一類是水平荷載，包括水平風荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力分析包括豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和水平荷載作用下的內(nèi)力分析。在豎向荷載作用下，各片剪力墻所受的內(nèi)力比較簡單，可按照材料力學原理進行。在水平荷載作用下剪力墻的內(nèi)力和位移計算都比較復雜。4剪力墻結構9/15/20234李廣軍4.1剪力墻結構的分類和特點4.1.1剪力墻的分類1.按施工工藝分為：(1)大?，F(xiàn)澆剪力墻結構體系；（廣泛應用）(2)滑?，F(xiàn)澆剪力墻結構體系；(3)全裝配大板結構體系；(4)內(nèi)澆外掛剪力墻結構體系。（橫墻與內(nèi)縱墻現(xiàn)澆，外墻采用預制大板）9/15/20235李廣軍2.按剪力墻的整體性(墻體開洞大小)分：為滿足使用要求，剪力墻常開有門窗洞口。理論分析和試驗研究表明，剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻上的開洞情況。洞口是否存在，洞口的大小、形狀及位置的不同都將影響剪力墻的受力性能。剪力墻按受力特性的不同主要可分為整體剪力墻、小開口整體剪力墻、雙肢墻（多肢墻）和壁式框架等幾種類型。不同類型的剪力墻，其相應的受力特點、計算簡圖和計算方法也不相同，計算其內(nèi)力和位移時則需采用相應的計算方法。9/15/20236李廣軍（1）實體剪力墻（2）雙肢剪力墻（3）聯(lián)肢剪力墻（4）壁式框架（5）框支剪力墻（6）錯洞剪力墻（7）帶小墻肢的剪力墻2.按剪力墻的整體性(墻體開洞大小)分：9/15/20237李廣軍2.按剪力墻的整體性(墻體開洞大小)分：9/15/20238李廣軍連梁及墻肢的特點都是寬而薄，這類構件對剪切變形敏感，容易出現(xiàn)裂縫，容易出現(xiàn)脆性的剪切破壞。根據(jù)剪力墻高度H與剪力墻截面高度h的比值，剪力墻可分為高墻（H/h>=3）、中高墻（1.5=<H/h<3）和矮墻（H/h<1.5）。三種墻典型的裂縫分布如圖。為保證結構延性在抗震結構中應盡可能采用高墻和中高墻。9/15/20239李廣軍9/15/202310李廣軍4.1.3剪力墻結構體系的特點1.剪力墻結構體系的優(yōu)點：(1)結構整體性強，抗側(cè)剛度大，側(cè)向變形小，在承載力方面的要求易得到滿足，適于建造較高的建筑；(2)集承重、抗風、抗震、圍護與分隔為一體，經(jīng)濟合理地利用了結構材料；(3)抗震性能好，能承受強烈地震裂而不倒；(4)用鋼量較??；(5)與框架結構體系相比，施工相對簡便與快速。2.剪力墻結構體系的缺點：(1)墻體較密，建筑平面布置和空間利用受到限制，較難滿足大空間建筑功能的要求；(2)結構自重較大，加上抗側(cè)剛度較大，結構自振周期較短，導致較大的地震作用。9/15/202311李廣軍4.1.4剪力墻結構體系的適用范圍剪力墻結構對于需要很多隔墻的高層住宅、公寓及高層旅館的標準層十分適用。為適應下部設置大空間公共設施的高層住宅、公寓和旅館建筑的需要，可以使用框支剪力墻體系：在底層或l～3層把部分剪力墻改換為框架，其余剪力墻仍落至基礎，使其相接的層次剛度不發(fā)生突變。對抗震要求較高的房屋，框支剪力墻結構宜經(jīng)過專門的試驗研究后采用。9/15/202312李廣軍4.2剪力墻的形狀和結構布置原則4.2.1剪力墻的形狀9/15/202313李廣軍4.2剪力墻的形狀和結構布置原則4.2.2剪力墻結構布置原則(2)剪力墻墻片應盡量對直拉通(3)剪力墻結構在平面布置上盡可能均勻、對稱，以減小結構扭轉(zhuǎn)。不能對稱時，應使結構的剛度中心和質(zhì)量中心接近。(4)在豎向布置上墻體應貫通房屋全高，使結構上下剛度連續(xù)、均勻：剪力墻結構應盡量避免豎向剛度突變，墻厚沿豎向宜逐漸減薄，在同一結構單元內(nèi)宜避免錯層和局部夾層。9/15/202314李廣軍4.2剪力墻的形狀和結構布置原則4.2.2剪力墻結構布置原則(5)對于全剪力墻體系，應考慮剪力墻的均衡布置。(6)對有抗震要求的建筑，應避免魚骨式平面布置。(7)在受力復雜處，剪力墻應適當加密。(8)剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處,以及樓（電）梯處。(9)剪力墻的兩種平面布置方案：①橫墻承重方案；②縱橫墻共同承重方案。9/15/202315李廣軍4.2剪力墻的形狀和結構布置原則4.2.2剪力墻結構布置原則(10)對框支剪力墻，應有落地剪力墻協(xié)同工作。(11)落地剪力墻協(xié)同工作體系中，落地橫向剪力墻數(shù)量占全部橫向剪力墻：非抗震≥30%；抗震≥50%。(12)落地剪力墻的間距應滿足：非抗震設計時：L≤3B，L≤36m（B為樓面寬度）抗震設計時：L≤2B，L≤24m。(13)上下層剪力墻的剛度比宜盡量接近于1。(14)洞口布置在截面中部，避免布置在剪力墻端部或柱邊。9/15/202316李廣軍4.2.3剪力墻的間距為了保證樓（屋）蓋的側(cè)向剛度，避免水平荷載作用下樓蓋平面內(nèi)彎曲變形，同時從經(jīng)濟角度考慮，剪力墻間距通常取6～8m。4.2.4剪力墻的數(shù)量與結構體型、高度等有關。從抗震性考慮，在一定范圍內(nèi)數(shù)量越多越好；從經(jīng)濟性考慮，數(shù)量太多會使結構剛度和自重很大，地震力和材料用量增大，造價提高，基礎設計困難。因此，剪力墻的數(shù)量應適宜，只需滿足側(cè)向變形的限值即可。4.2剪力墻的形狀和結構布置原則9/15/202317李廣軍4.3剪力墻布置的構造及一般規(guī)定要求各排分布筋之間應采用拉結筋連接，拉筋應與外皮鋼筋鉤牢。拉結筋間距不應大于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結筋應適當加密。截面厚度bw（mm）200<bw=<400400<bw=<700bw

>700配筋方式雙排配筋三排配筋四排配筋剪力墻宜采用的分布鋼筋配筋方式1.3.1材料要求混凝土等級不低于C20剪力墻配筋見下表9/15/202318李廣軍9/15/202319李廣軍剪力墻的分布鋼筋：剪力墻分布鋼筋的配筋率不應小0.20%，間距不應大于300mm。對房屋頂層、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間、端部山墻、縱墻的端開間剪力墻分布鋼筋的配筋率不應小0.25%，間距不應大于200mm。剪力墻分布鋼筋的直徑不應小于8mm，且不宜大于墻肢截面厚度的1/10。為施工方便，豎向鋼筋宜在內(nèi)側(cè)，水平鋼筋宜在外側(cè)，并且多采用水平與豎向分布鋼筋同直徑、同間距。9/15/202320李廣軍剪力墻的分布鋼筋的作用：使剪力墻有一定的延性，破壞前有明顯的位移和預兆，防止突然脆性破壞；當混凝土受剪破壞后，鋼筋仍有足夠抗剪能力，剪力墻不會突然倒塌；減少和防止產(chǎn)生溫度裂縫；當因施工拆?；蚱渌蚴辜袅Ξa(chǎn)生裂縫時，能有效地控制裂縫繼續(xù)發(fā)展。9/15/202321李廣軍4.3.2厚度要求按一二級抗震等級設計：不應小于樓層高度的1/20，且不應小于160mm；按三四級抗震等級設計：不應小于樓層高度的1/25，且不應小于160mm；有邊框時，墻厚不小于墻體凈高的1/30，且不應小于120mm。4.3剪力墻布置的構造及一般規(guī)定要求9/15/202322李廣軍4.3.3墻體高寬比限制及高度限制4.3剪力墻布置的構造及一般規(guī)定要求教材53頁，表4.1～表4.4鋼筋混凝土結構的最大適應高度和高寬比應分為A級和B級(B級高度的高層建筑結構的最大適用高度和高寬比可較A級適當放寬，其結構抗震等級、有關構造措施應按規(guī)范規(guī)定相應加嚴)。9/15/202323李廣軍超限高層建筑工程：指超出國家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結構類型的高層建筑工程，或體型特別不規(guī)則的高層建筑工程。

（一）房屋高度超過規(guī)定，超過《建筑抗震設計規(guī)范》和《高層建筑混凝土結構工程技術規(guī)程》規(guī)定的房屋最大適用高度。（二）房屋高度不超過規(guī)定，但建筑結構布置屬于《抗震規(guī)范》、《高層混凝土結構規(guī)程》規(guī)定的特別不規(guī)則的高層建筑工程。9/15/202324李廣軍結構體系非抗震設計設防烈度6度7度8度9度框架結構7060554525框架-剪力墻結構14013012010050剪力墻體系全部落地剪力墻結構15014012010060部分框支剪力墻結應采用筒體結構框架-核心筒結構16015013010070筒中筒結構20018015012080鋼筋混凝土房屋的最大適用高度（m）9/15/202325李廣軍高層建筑中有個別項目超過上述不規(guī)則類型的指標，則此結構為不規(guī)則結構；若有多項超過不規(guī)則類型的指標，或某一項超過不規(guī)則指標過多，此結構為特別不規(guī)則；若有多個項目超過不規(guī)則的指標比較多，或某一項超過了嚴重不規(guī)則的上限，則為嚴重不規(guī)則。高層建筑允許采用不規(guī)則結構，但需采取計算和構造方面的有效措施，要盡可能避免特別不規(guī)則結構，不允許采用嚴重不規(guī)則結構。9/15/202326李廣軍原則：門窗洞口宜上下對齊，成列布置。有抗震要求時，底部加