第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

——第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

（土木工程專業(yè)）

主講卓博華閩南理工學(xué)院2024/9/2516.1剪力墻結(jié)構(gòu)的組成與結(jié)構(gòu)布置6.2剪力墻結(jié)構(gòu)簡化分析方法6.4整截面剪力墻及小開口剪力墻的內(nèi)力和位移計算26.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算6.3剪力墻的分類及判別6.6剪力墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

剪力墻是縱橫兩個方向均由鋼筋混凝土墻組成的空間結(jié)構(gòu)體系。除了承受樓板的豎向荷載外，還要承受風(fēng)荷載、水平地震作用等水平作用。故又稱抗震墻或結(jié)構(gòu)墻。剪力墻的高度一般200-300mm，因此每片墻體結(jié)構(gòu)僅在其自身平面內(nèi)提供抗側(cè)剛度，在平面外的剛度可忽略不計。

剪力墻：墻肢截面高度與厚度之比大于8；短肢剪力墻：墻肢截面高度與厚度之比為5～8；異型柱：墻肢截面高度與厚度之比小于4。

剪力墻結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻：

6.1.1

剪力墻構(gòu)件另外，根據(jù)剪力墻的高寬比，以常見的倒三角形荷載為例，又可將剪力墻分為三類高墻：當(dāng)剪力墻高寬比H/B≥3時為高墻；在水平力和豎向力作用下，一般呈彎曲型破壞，具有較大的延性。中高墻：當(dāng)1≤剪力墻高寬比H/B＜3時為中高墻；在水平力和豎向力作用下，一般呈彎剪型破壞，具有一定的延性。

矮墻：當(dāng)剪力墻高寬比H/B＜1時為矮墻；在水平力和豎向力作用下，一般呈剪切型破壞，延性很差。

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計矮墻高墻中高墻

(2)剪力墻的布置及間距可取建筑開間及n倍建筑開間。

布置要點(diǎn)：（1）剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置；抗震設(shè)計的剪力墻，應(yīng)避免單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻的側(cè)向剛度不宜過大。按剪力墻的間距分：小開間剪力墻：間距2.7~4m，底層墻截面與底層樓面面積比可達(dá)8%~10%。大開間剪力墻：間距6~8m，底層墻截面與底層樓面面積比可以在7%以內(nèi)。

6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置（3）剪力墻宜自上至下連續(xù)布置，不宜突然取消或中斷，避免剛度突變允許采取加大墻厚，提高混凝土強(qiáng)度等措施提高剛度，減小上、下剛度差。6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置（4）為了避免剪力墻脆性破壞，較長的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長度較均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱梁連接，每個獨(dú)立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m；6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置（5）

剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢與連梁，避免設(shè)置使墻肢剛度懸殊的洞口，避免剛度突變。6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置（6）應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩，以保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性；（1）沿梁軸方向設(shè)置與梁相連的剪力墻，抵抗該墻肢平面外彎矩；（2）當(dāng)不能設(shè)置與梁軸線方向相連的剪力墻時，宜在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱；（3）當(dāng)不能設(shè)置扶壁柱時，應(yīng)在墻與梁相交處設(shè)置暗柱，并宜按計算確定配筋；（4）必要時，剪力墻內(nèi)可設(shè)置型鋼。不宜將樓面主梁支承在剪力墻之間的連梁上。6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置（7）高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻：墻肢截面高度與厚度之比5—8一般剪力墻：墻肢截面高度與厚度之比大于8短肢剪力墻較多時，應(yīng)布置成筒體（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)。6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置短肢剪力墻布置時，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①最大適用高度適當(dāng)降低，7、8度時分別不大于100m和80m；②筒體和一般剪力墻承受第一震型底部地震傾覆力矩不宜小于50％；③各層短肢剪力墻在重力荷載作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計值的軸壓比，一、二、三級時不宜大于0.5、0.6、0.7；對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻軸壓比限值相應(yīng)降低0.1；④短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于200mm；⑤7、8度短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣；一字型短肢剪力墻不布置與之單側(cè)相交的樓面梁。6.1.2剪力墻結(jié)構(gòu)的布置非直線墻的處理由于建筑立面的需要，有時剪力墻的軸線并不是一條直線，這給結(jié)構(gòu)計算帶來困難?？砂聪率龊喕椒▉斫七M(jìn)行計算。

在十字形和井字形平面中，核心墻各墻段軸線錯開距離a不大于實(shí)體連接墻厚度的8倍、且不大于2.5m時，整片墻可以作為整體平面剪力墻來計算，但必須考慮到實(shí)際上存在的錯開距離a帶來的影響，整片墻的等效剛度宜將計算結(jié)果乘以0.8的系數(shù)，并將按整片墻計算所得的內(nèi)力乘以1.2的增大系數(shù)。對折線型的剪力墻，當(dāng)各墻段總轉(zhuǎn)角不大于15o（α＋β≤15o）時，可近似地按平面剪力墻進(jìn)行計算。

除上述兩種情況外，對平面為折線形的剪力墻，不應(yīng)將連續(xù)折線形剪力墻作為平面剪力墻計算；當(dāng)將折線形（包括正交）剪力墻分為小段進(jìn)行內(nèi)力和位移計算時，應(yīng)考慮在剪力墻轉(zhuǎn)角處的豎向變形協(xié)調(diào)。

6.2剪力墻結(jié)構(gòu)簡化分析方法6.2.1

剪力墻結(jié)構(gòu)的平面簡化分析模型6.2.2

單片剪力墻分配的剪力當(dāng)有m片墻時，第i片墻第j層分配到的剪力為式中Vpj—由水平荷載產(chǎn)生的j層總剪力；

EiIeqi—第i片墻的等效抗彎剛度。6.2剪力墻結(jié)構(gòu)簡化分析方法6.3剪力墻的分類及判別6.3.1剪力墻的分類以及受力特點(diǎn)在水平荷載作用下，剪力墻處于二維受力狀態(tài)，嚴(yán)格說來，應(yīng)按照平面問題求解。借助電子計算機(jī)，用平面有限元方法(離散為三角形或矩形單元)可以求出任意形狀尺寸、任意荷載和墻厚變化時各點(diǎn)的應(yīng)力，精確度也較高。從實(shí)用上講，目前工程設(shè)計中一般是根據(jù)開洞大小、截面應(yīng)力分布特點(diǎn)進(jìn)行簡化計算。高層建筑中應(yīng)用的剪力墻結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是一懸臂型結(jié)構(gòu)，它的受力情況將隨洞口的大小、形狀和位置的不同而變化。在通常矩形洞口且其位置接近橫向尺度中部的情況下，其受力特點(diǎn)主要決定于洞口的大小，據(jù)此可將剪力墻分為不同的類型，每種類型有不同的力學(xué)特性。洞口大小常用洞口系數(shù)ρ來表示，其定義為6.3剪力墻的分類及判別根據(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：

整體墻聯(lián)肢墻壁式框架整體小開口墻6.3剪力墻的分類及判別（1）整體墻：

幾何判定：（1）剪力墻無洞口；（2）有洞口，墻面洞口面積不大于墻面總面積的16%，且洞口間的凈距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長邊尺寸。

受力特點(diǎn)：可視為上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件。

整截面墻6.3剪力墻的分類及判別6.3剪力墻的分類及判別（2）整體小開口墻：

幾何判定：（1）洞口稍大一些，且洞口沿豎向成列置，（2）洞口面積超過墻面總面積的16%，但洞口對剪力墻的受力影響仍較小。受力特點(diǎn)：在水平荷載下，由于洞口的存在，墻肢中已出現(xiàn)局部彎曲，其截面應(yīng)力可認(rèn)為由墻體的整體彎曲和局部彎曲二者疊加組成，截面變形仍接近于整體墻。

整體小開口墻6.3剪力墻的分類及判別6.3剪力墻的分類及判別（3）聯(lián)肢剪力墻和多肢剪力墻：

幾何判定：沿豎向開有一列或多列較大的洞口，可以簡化為若干個單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁聯(lián)結(jié)起來組成。

受力特點(diǎn)：連梁對墻肢有一定的約束作用，墻肢局部彎矩較大，整個截面正應(yīng)力已不再呈直線分布。

聯(lián)肢剪力墻6.3剪力墻的分類及判別6.3剪力墻的分類及判別（4）壁式框架(大開口剪力墻)：幾何判定：當(dāng)剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻肢寬度相對較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。受力特點(diǎn)：與框架結(jié)構(gòu)相類似。壁式框架6.3剪力墻的分類及判別6.3剪力墻的分類及判別與懸壁桿受力不同，墻肢由于寬度較大，每一肢的長寬比較小，故計算時應(yīng)考慮彎曲變形和剪切變形的影響，由于高層結(jié)構(gòu)自重等隨高度增大而快速增大，因而還需考慮軸向變形的影響。因此，不管是哪一類墻，一般均應(yīng)考慮彎、剪、軸三種變形影響。6.3剪力墻的分類及判別6.3.2剪力墻類型的判別6.3剪力墻的分類及判別1、影響剪力墻受力性能的兩個主要指標(biāo)（1）肢強(qiáng)系數(shù)洞寬趨近于零時，趨近于0.75；洞寬等于墻肢截面高度時，?？梢娫叫?，洞寬小，墻肢強(qiáng)。（2）剪力墻整體性系數(shù)剪力墻的各個墻肢是由連梁連接起來的，因此連梁相對于墻肢的強(qiáng)弱對剪力墻的受力性能有很大影響。連梁與一般兩端固定的等截面梁有兩點(diǎn)不同：一是連梁兩端是有剛域的（如圖）；二是連梁的高跨比較大，應(yīng)考慮剪切變形的影響。6.3剪力墻的分類及判別（2）剪力墻整體性系數(shù)連梁與一般兩端固定的等截面梁有兩點(diǎn)不同：一是連梁兩端是有剛域的（如圖）；二是連梁的高跨比較大，應(yīng)考慮剪切變形的影響。6.3剪力墻的分類及判別α為剪力墻整體性系數(shù)，α大，連梁對墻肢的約束彎矩大，整體性大，局部彎矩小。6.3剪力墻的分類及判別小結(jié)：肢強(qiáng)系數(shù)ζ實(shí)質(zhì)上反映了洞口寬度對開洞剪力墻受力的影響；整體性系數(shù)α實(shí)質(zhì)上反映了洞口高度對開洞剪力墻受力的影響。6.3剪力墻的分類及判別

判別剪力墻類別的一個定性的標(biāo)準(zhǔn)：(1)當(dāng)α＜1時，可以忽略連梁對墻肢的約束作俐，剪力墻按獨(dú)立墻肢進(jìn)行計算；(2)當(dāng)α≥10時，連梁對墻肢的約束作用很強(qiáng)，剪力墻可按整體小開口墻進(jìn)行計算；(3)當(dāng)1≤α＜10時，可按聯(lián)肢墻進(jìn)行計算。2、剪力墻類型的判別條件6.3剪力墻的分類及判別在某些情況下，僅靠α值的大小還不足以完全判別剪力墻的類型。通過分析表明，墻肢是否出現(xiàn)反彎點(diǎn)，與墻肢慣性矩的比值In／I、剪力墻的整體參數(shù)α及結(jié)構(gòu)的層數(shù)N等諸多因素有關(guān)。6.3剪力墻的分類及判別系數(shù)α6.3剪力墻的分類及判別剪力墻的類型判別應(yīng)以其受力特點(diǎn)為依據(jù)，從剪力墻的整體性能及墻肢沿高度是否出現(xiàn)反彎點(diǎn)兩個主要特征來進(jìn)行判別，具體條件如下；(1)當(dāng)α＜1時，忽略連梁對墻肢的約束作用，各墻肢按獨(dú)立墻肢分別計算；(2)當(dāng)1≤α＜10，且IA／I≤Z時，可按聯(lián)肢墻計算；(3)當(dāng)α≥10，且IA／I≤Z時，可按整體小開口墻進(jìn)行計算；(4)當(dāng)α≥10，且IA／I＞Z時，按壁式框架計算；(5)當(dāng)無洞口或有洞口而洞口面積小于墻總立面的15％時按整體墻計算。6.3剪力墻的分類及判別6.4整截面剪力墻及整體小開口

剪力墻的內(nèi)力與位移計算

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計6.4.1整截面剪力墻的計算位移計算=彎曲變形+剪切變形位移計算：

1

.判別條件：洞口<15％；或雙肢α<1，成2個獨(dú)立墻。2

.內(nèi)力計算：按豎向懸臂桿（材料力學(xué)方法）（1）無洞口情況以均布荷載為例底部截面內(nèi)力：位移：頂點(diǎn)：6.4.1整截面剪力墻（2）有洞口情況（a）洞口截面面積的削弱：等效截面面積：洞口削弱系數(shù)：

剪力墻洞口總立面面積

剪力墻立面總墻面面積6.4.1整截面剪力墻

（b）等效慣性矩

剪力墻沿豎向各段的慣性矩；各段相應(yīng)的高度。6.4.1整截面剪力墻(c)側(cè)移計算(d)等效剛度頂部集中力均布荷載倒三角荷載

μ——剪力不均勻系數(shù)，矩形截面取1.2，

形截面為全面積/腹板面積，T形截面查表。6.4.1整截面剪力墻上述等效剛度計算差別并不大，工程上一般近似地取平均值，并取G=0.42E，則等效剛度可統(tǒng)一為：總水平荷載按等效剛度分配到各片墻6.4.1整截面剪力墻6.4.2整體小開口剪力墻1.內(nèi)力計算墻肢彎矩：墻肢軸力：墻肢剪力：底層:其他層剪力：整體彎曲＋

獨(dú)立墻肢彎曲最終墻肢彎曲正應(yīng)力6.4.2整體小開口剪力墻個別小墻肢局部附加彎矩：連梁剪力可由上、下墻肢的軸力差計算。3

.側(cè)移計算整體小開口墻頂點(diǎn)側(cè)移＝（整體墻頂點(diǎn)側(cè)移公式×1.24

.等效剛度整體小開口墻等效剛度＝（整體墻等效剛度）×0.86.4.2整體小開口剪力墻6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力

與位移計算

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于聯(lián)肢墻，連續(xù)化方法是一種相對比較精確的手算方法，而且通過連續(xù)化方法可以清楚地了解剪力墻受力和變形的一些規(guī)律。連續(xù)化方法把連梁看做分散在整個高度上的連續(xù)連桿。

問題：為什么可以采用連續(xù)化方法計算聯(lián)肢剪力墻？6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算1．基本假定

（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）；（a）結(jié)構(gòu)尺寸；(b)計算簡圖；(c)基本體系6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算

（2）忽略連梁軸向變形，即假定兩墻肢水平位移完全相同，同一標(biāo)高處，兩肢墻的轉(zhuǎn)角和曲率相等。（3）層高h(yuǎn)和慣性矩I1、I2、Ib及面積A1、A2、Ab等參數(shù)，沿高度均為常數(shù)。6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算2．方程的建立

在連梁的反彎點(diǎn)處切開，雙肢墻變成兩個靜定的懸臂墻，切口處的軸力σ(x)和剪應(yīng)力τ(x)是未知力，由切點(diǎn)處的相對位移為零的變形協(xié)調(diào)條件，可得沿剪應(yīng)力τ(x)方向的變形連續(xù)條件的表達(dá)式：δ1(x)——由墻肢的彎曲和剪切變形產(chǎn)生的豎向相對位移；(a)彎曲變形(b)剪切變形6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算δ2(x)——由墻肢的軸向變形產(chǎn)生的豎向相對位移；δ3(x)——由連梁的彎曲和剪切變形產(chǎn)生的豎向相對位移。問題：切口處的軸力σ(x)為什么不列變形連續(xù)方程？6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算在x處作截面截斷雙肢墻，由平衡條件有:6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算3．聯(lián)肢墻的內(nèi)力計算一、連梁的剪力和彎矩 由以上兩式，可得連梁中點(diǎn)處的剪應(yīng)力τ(x)，計算j層連梁內(nèi)力，用該連梁中點(diǎn)處的剪應(yīng)力乘以層高得剪力（近似于層高范圍內(nèi)積分），剪力乘連梁凈跨度的1/2得連梁根部的彎矩：

6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算二、墻肢的彎矩和剪力

墻肢的總彎矩和總剪力：

式中，Mpj，Vpj——第j層由于外荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力。

ms——第s層（s≥i）的總約束彎矩：

式中,是墻肢考慮剪切變形后的折算慣性矩：6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算4．聯(lián)肢墻計算結(jié)果討論一、整體系數(shù)α式中，s——聯(lián)肢墻洞口列數(shù)，s+1即為墻肢數(shù)；

ai，ci——2ai，2ci分別為第i個洞口的凈寬及相鄰墻肢重心到重心的距離；

T——軸向變形影響參數(shù)；

——第i列連梁的慣性矩。6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算

α值小，說明洞口很大，連梁的剛度相對很小，墻肢的剛度又相對較大，連梁的約束作用很弱，水平力作用下，雙肢墻轉(zhuǎn)化為由連梁鉸結(jié)的兩根懸臂墻。

當(dāng)洞口很小，連梁的剛度很大，墻肢的剛度又相對較小時，α值較大。連梁的約束作用很強(qiáng)，墻的整體性很好，雙肢墻轉(zhuǎn)化為整體懸臂墻。這時，墻肢中的軸力抵抗了水平荷載產(chǎn)生的彎矩的大部分，墻肢中的局部彎矩較小。6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算

當(dāng)α值介于上述兩種情況之間時，墻肢截面上的實(shí)際正應(yīng)力，可以看作是由兩部分彎曲應(yīng)力組成，其中一部分是作為整體懸臂墻作用產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力，另一部分是作用獨(dú)立懸臂墻作用產(chǎn)生的局部彎曲正應(yīng)力。

6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算二、聯(lián)肢墻側(cè)移和內(nèi)力分布聯(lián)肢墻的側(cè)移曲線呈彎曲型，整體系數(shù)α越大，墻的抗側(cè)剛度越大，側(cè)移減?。贿B梁最大剪力在中部某個高度，向上、下都逐漸減小。整體系數(shù)α越大，剪力增大，最大剪力位置越接近底截面。因為墻肢軸力是該截面上所有連梁剪力之和，整體系數(shù)α越大，墻肢軸力增大。整體系數(shù)α越大，墻肢彎矩越小。6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算三、墻肢剪切變形和軸向變形的影響20層聯(lián)肢墻分三種情況按連續(xù)化方法計算得到的內(nèi)力和位移比較圖。第一種：考慮彎曲、軸向、剪切變形第二種：考慮彎曲、軸向變形第三種：僅考慮彎曲變形第一種和第二種計算結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，不考慮剪切變形，誤差不大，不超過10%。從第一種和第三種計算結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，不考慮軸向變形的影響誤差較大。

6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算忽略軸向變形對內(nèi)力和位移產(chǎn)生的誤差誤差層數(shù)10152030內(nèi)力±（10~15）%±20%±（20~30）%±50%位移偏小30%偏小50%偏小200%偏小400%以上

層數(shù)愈多，軸向變形的影響越大。《高規(guī)》：對50m以上或高寬比大于4的結(jié)構(gòu)，宜考慮墻肢在水平荷載作用下的軸向變形對內(nèi)力和位移的影響。

6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計算6．6剪力墻的截面設(shè)計

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

在使用過程中，剪力墻結(jié)構(gòu)承受豎向荷載和水平荷載，會產(chǎn)生彎矩、軸力與剪力，一般設(shè)置豎向鋼筋抗彎，水平鋼筋抗剪，剪力墻的截面設(shè)計包括以下內(nèi)容：

1.正截面受壓

2.正截面受拉

3.平面外豎向荷載軸心受壓

4.斜截面受剪

5.必要時還要進(jìn)行抗裂度驗算與裂縫寬度驗算

6.在集中荷載下的局部承壓驗算

7.對一級抗震等級的剪力墻還要驗算水平施工縫處豎向鋼筋的截面面積6.6

剪力墻的截面設(shè)計

墻肢正截面抗彎承載力，可以按照鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件進(jìn)行計算，與柱配筋不同，墻肢截面中的分布鋼筋都能參加受力，以減少端部鋼筋數(shù)量。但是，由于豎向分布鋼筋都比較細(xì)，容易產(chǎn)生壓屈現(xiàn)象，所以在受壓區(qū)，一般不考慮分布筋的作用，使設(shè)計偏于安全。如有可靠措施防止分布筋壓屈，也可以考慮其作用。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)高寬比限值確定三維幾何參數(shù)剪力墻平面布置剪力墻墻厚初選計算單元選取豎向荷載作用下內(nèi)力計算水平荷載下的內(nèi)力和側(cè)移計算荷載效應(yīng)組合承載力設(shè)計構(gòu)造處理6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計1）剪力墻的底部加強(qiáng)部位及組合彎矩調(diào)整通常剪力墻的底部截面彎矩最大，可能出現(xiàn)塑性鉸，底部截面鋼筋屈服以后，由于鋼筋和混凝土的粘結(jié)力破壞，鋼筋屈服的范圍擴(kuò)大而形成塑性鉸區(qū)。同時，塑性鉸區(qū)也是剪力最大的部位，斜裂縫常常在這個部位出現(xiàn)，且分布在一定的范圍，反復(fù)荷載作用就形成交叉裂縫，可能出現(xiàn)剪切破壞。在塑性鉸區(qū)要采取加強(qiáng)措施，稱為剪力墻的加強(qiáng)部位?？拐鹪O(shè)計時，為保證剪力墻出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠的延性，該范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造措施，提高其抗剪破壞的能力。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計彎矩設(shè)計值的取值：一級抗震等級的剪力墻，應(yīng)控制塑性鉸出現(xiàn)部位，對一級抗震等級的剪力墻的設(shè)計彎矩包絡(luò)線作了近似的規(guī)定：底部加強(qiáng)部位及其上一層應(yīng)按墻底截面組合彎矩計算值采用;

其他部位可按墻肢組合彎矩計算值的1.2倍采用。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計

按照平截面變形假定，在軸力及彎距共同作用下，墻截面應(yīng)變呈線性分布，由此可求得平衡配筋的界限相對受壓區(qū)高度與橫截面有效高度比值由此可以判斷墻截面是屬于大偏心受壓，還是小偏心受壓破壞狀態(tài)。2）正截面偏心受壓承載力6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計①大偏心受壓情況（）

在極限狀態(tài)下，截面時，為大偏壓破壞情況。破壞時遠(yuǎn)離中和軸的受拉、受壓鋼筋都可以達(dá)到屈服極限，壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，但是，靠近中和軸的豎向分布筋不能達(dá)到屈服極限。按照平截面假定，未達(dá)屈服極限的范圍可以由計算假定，但為了簡化計算，在剪力墻正截面計算時，假定只在1.5范圍以外的受拉的豎向分布鋼筋達(dá)到屈服極限并參加受力。在1.5范圍內(nèi)的鋼筋未達(dá)到極限或受壓，均不參與受力計算，因此，如下圖可以根據(jù)及兩個平衡條件建立方程式。當(dāng)剪力墻截面為矩形、對稱配筋時，可得相應(yīng)計算公式。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計墻肢大偏壓截面應(yīng)力分布圖由軸力平衡條件求相對受壓區(qū)高度：

得：由力矩平衡條件對壓區(qū)中心取矩得：

6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計忽略式中項化簡后得：上式中第一項是豎向分布筋抵抗矩，第二項是端部筋抵抗矩，分別寫成：截面設(shè)計時要求：式中——由外荷載作用下，經(jīng)過荷載組合得到的最

不利彎矩。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計通常，先給定豎向分布筋全部截面面積，求出，然后按下式求端部鋼筋面積：當(dāng)不對稱配筋時，此時必須先給出分布筋，并給定一端鋼筋面積或，求另一端鋼筋面積，平衡方程如下：，則：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計當(dāng)已知受壓鋼筋面積時，對拉筋重心取矩：當(dāng)已知受拉鋼筋面積時，對壓筋重心取矩：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計求出，再求出另一端鋼筋面積。當(dāng)墻截面為T形或I形時，可參照T形及I形偏壓柱的計算方法進(jìn)行計算，首先要判斷中和軸位置，然后分別按不同情況計算鋼筋面積。計算中同樣應(yīng)按上述原則考慮分布筋的作用。無論在哪一種情況下，應(yīng)符合的條件，否則按進(jìn)行計算。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計②小偏心受壓承載力計算公式()

剪力墻截面小偏壓破壞和小偏壓柱相同，截面上大部分受壓或全部受壓，在受壓較大一邊的混凝土達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度而喪失承載能力?？拷軌狠^大邊的端部分布鋼筋達(dá)到屈服極限，但計算中不考慮分布壓筋的作用。在受拉區(qū)應(yīng)力較小，未達(dá)屈服極限，因而，受拉區(qū)分布鋼筋作用也不考慮。這樣假定截面極限狀態(tài)應(yīng)力分布與小偏壓柱完全相同詳見下圖，配筋計算方法也完全相。此時基本方程為：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計墻肢小偏壓截面應(yīng)力分布6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計對稱配筋情況下，對于常用的HRB335HRB400鋼筋，的值可用下述公式計算：將值代人，可得：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計

在非對稱配筋時，可先按端部配筋構(gòu)造要求給，然后求解、。如果，即全截面受壓，此時可由下式求出：豎向分布筋則按構(gòu)造要求設(shè)置。在小偏心受壓時，還要驗算墻體平面外的穩(wěn)定，這時，可按軸心受壓構(gòu)件計算：

N=0.9φ(fcA+f'yA's)6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(2)偏心受拉強(qiáng)度計算公式

在彎矩M和軸向拉力N的作用下，當(dāng)時，為大偏心受拉，這時，截面上大部分受拉，但仍有小部分受壓。假定1.5x范圍以外的受拉分布鋼筋都參與工作并達(dá)到屈服極限，其應(yīng)力分布圖形如下圖所示。由平衡條件可知，大偏拉情況下的計算公式與大偏壓時相同，只需將軸向力N變號。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計圖6.3墻肢大偏拉截面應(yīng)力分布在矩形截面對稱配筋情況下，壓區(qū)高度x可由下式計算：與大偏壓公式類似，可推得豎向分布筋抵抗矩為：端部鋼筋抵抗矩為：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計在矩形截面對稱配筋情況下，壓區(qū)高度x可由下式計算：與大偏壓公式類似，可推得豎向分布筋抵抗矩為：端部鋼筋抵抗矩為：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計

與大偏壓一樣，應(yīng)首先給定分布鋼筋數(shù)量，當(dāng)截面上拉力較大時，為保證截面上有受壓區(qū)，即要求x>0，由可得分布鋼筋面積應(yīng)當(dāng)滿足下述條件：

同時，分布筋也應(yīng)滿足構(gòu)造要求。在二者中選擇較大的，然后按下式求端部鋼筋面積：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計

當(dāng)拉力較大，使偏心距時，全截面受拉，屬于小偏心受拉情況，混凝土開裂將貫通截面,一般不允許在剪力墻中出現(xiàn)這種情況。

上述公式適用于無地震作用組合時的計算，在有地震作用組合時，公式中的M和N要乘以構(gòu)件的承載力震調(diào)整系數(shù)，或公式右端除以。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計6.6.3剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計

墻肢中由混凝土及水平鋼筋共同抗剪，在斜裂縫出現(xiàn)以后，穿過斜裂縫的鋼筋受拉，可以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)。6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計由試驗得到的抗剪承載力經(jīng)驗公式：(1)偏心受壓時抗剪承載力計算公式為(P134)：無地震作用時：有地震作用組合時：6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計式中N——剪力墻的軸向壓力設(shè)計值，當(dāng)時，取，抗震設(shè)計時，應(yīng)考慮地震作用組合；A、——I形和T形截面的全截面面積和腹板面積，矩形截面時；——水平鋼筋設(shè)計抗拉強(qiáng)度；——配置在同一截面內(nèi)水平鋼筋各肢面積總和；——水平分布鋼筋間距；

入——計算截面處的剪跨比，，當(dāng)時，取入＝1.5；當(dāng)時，取入＝2.2，此處M為與V相應(yīng)的彎矩值。當(dāng)計算截面與墻底之間的距離小于時，且應(yīng)按距墻底處的M與V計算。6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(2)偏拉構(gòu)件抗剪承載力計算公式

大偏心受拉構(gòu)件截面尚有部分受壓區(qū)，混凝土仍可抗剪，但拉力對抗剪是不利的，驗算公式為：無地震作用組合時：有地震作用組合時：6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計抗震設(shè)計時，為實(shí)現(xiàn)剪力墻的強(qiáng)剪弱彎，一、二、三級抗震等級時，剪力墻底部加強(qiáng)部位墻肢截面的剪力設(shè)計值要按下式進(jìn)行調(diào)整，四級抗震等級及無地震作用組合時可不調(diào)整（P124）：式中V——考慮地震作用組合的剪力墻墻肢底部加強(qiáng)部位截面的剪力設(shè)計值；——考慮地震作用組合的剪力墻墻肢底部加強(qiáng)部位截面的剪力計算值；——底部剪力增大系數(shù)，一級為1.6，二級為1.4，三級為1.2。6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計在9度抗震設(shè)計時，剪力墻底部加強(qiáng)部位用實(shí)際配筋計算的抗彎承載力計算其剪力增大系數(shù)：式中——考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)后的剪力墻墻肢正截面抗彎承載力，應(yīng)按實(shí)際配筋面積、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和軸向力設(shè)計值確定，有翼墻時應(yīng)考慮墻兩側(cè)各一倍翼墻厚度范圍內(nèi)的縱向鋼筋；考慮地震作用組合的剪力墻墻肢截面的彎矩設(shè)計值6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計（4）施工縫的抗滑移驗算

按一級抗震等級設(shè)計的剪力墻，要防止水平施工縫處發(fā)生滑移?？紤]了摩擦力的有利影響后，要驗算通過水平施工縫的豎向鋼筋是否足以抵抗水平剪力，當(dāng)已配置的端部和分布豎向鋼筋不夠時，可設(shè)置附加插筋，附加插筋在上、下層剪力墻中都要有足夠的錨固長度。水平施工縫處的抗滑移能力宜符合節(jié)式要求：6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計式中

——水平施工縫處考慮地震作用組合的剪力設(shè)計值；——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；——豎向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；——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(fù)值。6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計剪力墻軸壓比限值表6.12軸壓比一級(9度)一級(7、8度)二級0.40.50.6注：N一重力荷載代表值作用下剪力墻墻肢的軸向壓力設(shè)計值；

A一剪力墻墻肢截面面積，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。1．一般規(guī)定（1）剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級 砼強(qiáng)度不應(yīng)低于C20；帶有筒體和短肢剪力墻的砼等級不應(yīng)低于C25。（2）軸壓比限制6.6.4

剪力墻構(gòu)造2．約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件6.6.4

剪力墻構(gòu)造類型：暗柱、翼柱、端柱設(shè)置約束構(gòu)件的目的：剪力墻的邊緣構(gòu)件有橫向鋼筋的約束，可改善受壓混凝土的受壓性能，增大延性。約束邊緣構(gòu)件——其箍筋較多，對混凝土的約束較強(qiáng)，因而混凝土有比較大的變形能力；構(gòu)造邊緣構(gòu)件——箍筋較少，對混凝土約束程度較差。（1）約束邊緣構(gòu)件約束邊緣構(gòu)件設(shè)置在軸壓比較大的一、二、三級抗震等級的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部，當(dāng)軸壓比不大于下表時，可只設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。約束邊緣構(gòu)件的體積配箍率由配箍特征值λv確定：6.6.4

剪力墻構(gòu)造約束邊緣構(gòu)件沿墻肢的長度lc及其配箍特征值λv抗震等級（設(shè)防烈度）一級（9度）一級（7、8度）二級、三級軸壓比≤0.2>0.2≤0.3>0.3≤0.4>0.4λv0.120.200.120.20.120.2lc(mm)暗柱0.20hw0.25hw0.15hw0.20hw0.15hw0.20hw翼墻或墻柱0.15hw0.20hw0.10hw0.15hw0.10hw0.15hw注：1.兩側(cè)翼墻長度小于其厚度3倍時，視為無翼墻剪力墻；端柱截面邊長小于墻厚2倍時，視為無端柱剪力墻；2.約束邊緣構(gòu)件沿墻肢長度lc除滿足2.5-5的要求外，且不宜小于墻厚和400mm；當(dāng)有墻柱、翼墻和轉(zhuǎn)角墻時，尚不應(yīng)小于翼墻厚度或端柱沿墻肢方向截面高度加30mm；3.hw為剪力墻的墻肢截面高度。6.6.4

剪力墻構(gòu)造圖6.20剪力墻的約束邊緣構(gòu)件構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍（2）構(gòu)造邊緣構(gòu)件三、四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計的剪力墻以及一、二級抗震設(shè)計的剪力墻除設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的部位，應(yīng)在墻肢端部設(shè)置構(gòu)造邊緣。構(gòu)造邊緣構(gòu)件宜符合下列要求：(1)構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍和計算縱筋用量的截面積Ac宜取中的陰影。6.6.4

剪力墻構(gòu)造(2)抗震設(shè)計時，構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最小配筋應(yīng)符合下表的規(guī)定，箍筋的無支長度不應(yīng)大于300mm，拉筋的水平間距不應(yīng)大于縱向鋼筋間距的2倍。當(dāng)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(gòu)造要求配置。抗震等級底部加強(qiáng)部位其他部位縱向鋼筋最小量（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）抗震一級———0.008Ac，6ф148150二級———0.006Ac，4ф128150三級0.005Ac，4ф1261500.004Ac，4ф126200四級0.005Ac，4ф1261500.004Ac，4ф1262506.6.4

剪力墻構(gòu)造6.6.4

剪力墻構(gòu)造3．剪力墻鋼筋布置（1）配筋形式（a）雙排配筋；（b）帶暗柱的剪力墻；（c）帶明柱的剪力墻墻板內(nèi)分布鋼筋具有以下兩方面作用：

1)當(dāng)斜裂縫出現(xiàn)后能限制斜裂縫的擴(kuò)展，防止混凝土開裂后發(fā)生脆性破壞，并使墻在破壞前有一定預(yù)兆，使剪壓破壞有一定的延性。

2)如因溫度收縮或其他原因產(chǎn)生裂縫時，剪力墻仍能抵抗外荷載。雖然在截面計算中豎向和水平分布鋼筋分別抵抗彎矩和剪力，但是在上述兩方面，它們的作用是類似的。因此，剪力墻中豎向分布筋和水平分布筋最小配筋率是相同的。根據(jù)試驗及設(shè)計經(jīng)驗，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的分布筋構(gòu)造要求如表6.16。（2）分布鋼筋最小配筋率6.6.4

剪力墻構(gòu)造一般剪力墻坑震等級最小配筋率最大間距（mm）最小直徑(mm)一、二、三級0.25%3008四級、非抗震0.20%3008B級高度剪力墻特一級一般部位0.35%加強(qiáng)部位0