第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

——第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（土木工程專(zhuān)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(jiǎn)化分析方法6.4整截面剪力墻及小開(kāi)口剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算26.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算6.3剪力墻的分類(lèi)及判別6.6剪力墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻是縱橫兩個(gè)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(chēng)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(jì)。

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(jiàn)的倒三角形荷載為例，又可將剪力墻分為三類(lèi)高墻：當(dāng)剪力墻高寬比H/B≥3時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)矮墻高墻中高墻

(2)剪力墻的布置及間距可取建筑開(kāi)間及n倍建筑開(kāi)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(jì)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(jiǎn)單、規(guī)則。剪力墻的側(cè)向剛度不宜過(guò)大。按剪力墻的間距分：小開(kāi)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(kāi)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?xún)?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?cè)试S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(zhǎng)的剪力墻宜開(kāi)設(shè)洞口，將其分成長(zhǎng)度較均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱梁連接，每個(gè)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(mén)窗洞口宜上下對(duì)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(shí)，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(shí)，應(yīng)在墻與梁相交處設(shè)置暗柱，并宜按計(jì)算確定配筋；（4）必要時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(jì)值的軸壓比，一、二、三級(jí)時(shí)不宜大于0.5、0.6、0.7；對(duì)于無(wú)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(shí)剪力墻的軸線并不是一條直線，這給結(jié)構(gòu)計(jì)算帶來(lái)困難?？砂聪率龊?jiǎn)化方法來(lái)近似進(jìn)行計(jì)算。

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

除上述兩種情況外，對(duì)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(jì)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(jì)算時(shí)，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(jiǎn)化分析方法6.2.1

剪力墻結(jié)構(gòu)的平面簡(jiǎn)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(shí)，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(jiǎn)化分析方法6.3剪力墻的分類(lèi)及判別6.3.1剪力墻的分類(lèi)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(shuō)來(lái)，應(yīng)按照平面問(wèn)題求解。借助電子計(jì)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(shí)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(jì)中一般是根據(jù)開(kāi)洞大小、截面應(yīng)力分布特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)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(lèi)型，每種類(lèi)型有不同的力學(xué)特性。洞口大小常用洞口系數(shù)ρ來(lái)表示，其定義為6.3剪力墻的分類(lèi)及判別根據(jù)洞口的有無(wú)、大小、形狀和位置等，剪力墻主要可劃分為以下幾類(lèi)：

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

幾何判定：（1）剪力墻無(wú)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(zhǎng)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(lèi)及判別6.3剪力墻的分類(lèi)及判別（2）整體小開(kāi)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(guò)墻面總面積的16%，但洞口對(duì)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(kāi)口墻6.3剪力墻的分類(lèi)及判別6.3剪力墻的分類(lèi)及判別（3）聯(lián)肢剪力墻和多肢剪力墻：

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

受力特點(diǎn)：連梁對(duì)墻肢有一定的約束作用，墻肢局部彎矩較大，整個(gè)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(lèi)及判別6.3剪力墻的分類(lèi)及判別（4）壁式框架(大開(kāi)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(duì)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(lèi)似。壁式框架6.3剪力墻的分類(lèi)及判別6.3剪力墻的分類(lèi)及判別與懸壁桿受力不同，墻肢由于寬度較大，每一肢的長(zhǎng)寬比較小，故計(jì)算時(shí)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(lèi)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(lèi)及判別6.3.2剪力墻類(lèi)型的判別6.3剪力墻的分類(lèi)及判別1、影響剪力墻受力性能的兩個(gè)主要指標(biāo)（1）肢強(qiáng)系數(shù)洞寬趨近于零時(shí)，趨近于0.75；洞寬等于墻肢截面高度時(shí)，。可見(jiàn)越小，洞寬小，墻肢強(qiáng)。（2）剪力墻整體性系數(shù)剪力墻的各個(gè)墻肢是由連梁連接起來(lái)的，因此連梁相對(duì)于墻肢的強(qiáng)弱對(duì)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(lèi)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(lèi)及判別α為剪力墻整體性系數(shù)，α大，連梁對(duì)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(lèi)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(duì)開(kāi)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(duì)開(kāi)洞剪力墻受力的影響。6.3剪力墻的分類(lèi)及判別

判別剪力墻類(lèi)別的一個(gè)定性的標(biāo)準(zhǔn)：(1)當(dāng)α＜1時(shí)，可以忽略連梁對(duì)墻肢的約束作俐，剪力墻按獨(dú)立墻肢進(jìn)行計(jì)算；(2)當(dāng)α≥10時(shí)，連梁對(duì)墻肢的約束作用很強(qiáng)，剪力墻可按整體小開(kāi)口墻進(jìn)行計(jì)算；(3)當(dāng)1≤α＜10時(shí)，可按聯(lián)肢墻進(jìn)行計(jì)算。2、剪力墻類(lèi)型的判別條件6.3剪力墻的分類(lèi)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(lèi)型。通過(guò)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(lèi)及判別系數(shù)α6.3剪力墻的分類(lèi)及判別剪力墻的類(lèi)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(gè)主要特征來(lái)進(jìn)行判別，具體條件如下；(1)當(dāng)α＜1時(shí)，忽略連梁對(duì)墻肢的約束作用，各墻肢按獨(dú)立墻肢分別計(jì)算；(2)當(dāng)1≤α＜10，且IA／I≤Z時(shí)，可按聯(lián)肢墻計(jì)算；(3)當(dāng)α≥10，且IA／I≤Z時(shí)，可按整體小開(kāi)口墻進(jìn)行計(jì)算；(4)當(dāng)α≥10，且IA／I＞Z時(shí)，按壁式框架計(jì)算；(5)當(dāng)無(wú)洞口或有洞口而洞口面積小于墻總立面的15％時(shí)按整體墻計(jì)算。6.3剪力墻的分類(lèi)及判別6.4整截面剪力墻及整體小開(kāi)口

剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算

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

1

.判別條件：洞口<15％；或雙肢α<1，成2個(gè)獨(dú)立墻。2

.內(nèi)力計(jì)算：按豎向懸臂桿（材料力學(xué)方法）（1）無(wú)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(jì)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(jì)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(kāi)口剪力墻1.內(nèi)力計(jì)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(kāi)口剪力墻個(gè)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(jì)算。3

.側(cè)移計(jì)算整體小開(kāi)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(kāi)口墻等效剛度＝（整體墻等效剛度）×0.86.4.2整體小開(kāi)口剪力墻6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力

與位移計(jì)算

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于聯(lián)肢墻，連續(xù)化方法是一種相對(duì)比較精確的手算方法，而且通過(guò)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(gè)高度上的連續(xù)連桿。

問(wèn)題：為什么可以采用連續(xù)化方法計(jì)算聯(lián)肢剪力墻？6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)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(jì)算簡(jiǎn)圖；(c)基本體系6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)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(jì)算2．方程的建立

在連梁的反彎點(diǎn)處切開(kāi)，雙肢墻變成兩個(gè)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(duì)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(duì)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(jì)算δ2(x)——由墻肢的軸向變形產(chǎn)生的豎向相對(duì)位移；δ3(x)——由連梁的彎曲和剪切變形產(chǎn)生的豎向相對(duì)位移。問(wèn)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(jì)算在x處作截面截?cái)嚯p肢墻，由平衡條件有:6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算3．聯(lián)肢墻的內(nèi)力計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算4．聯(lián)肢墻計(jì)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(gè)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(jì)算

α值小，說(shuō)明洞口很大，連梁的剛度相對(duì)很小，墻肢的剛度又相對(duì)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(duì)較小時(shí)，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(shí)，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(jì)算

當(dāng)α值介于上述兩種情況之間時(shí)，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(jì)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(gè)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?yàn)閴χS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(jì)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(jì)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(jì)算結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不考慮剪切變形，誤差不大，不超過(guò)10%。從第一種和第三種計(jì)算結(jié)果對(duì)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(jì)算忽略軸向變形對(duì)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?！陡咭?guī)》：對(duì)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(duì)內(nèi)力和位移的影響。

6.5雙肢剪力墻的內(nèi)力與位移計(jì)算6．6剪力墻的截面設(shè)計(jì)

第6章鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在使用過(guò)程中，剪力墻結(jié)構(gòu)承受豎向荷載和水平荷載，會(huì)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(jì)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(shí)還要進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算與裂縫寬度驗(yàn)算

6.在集中荷載下的局部承壓驗(yàn)算

7.對(duì)一級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻還要驗(yàn)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(jì)

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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算單元選取豎向荷載作用下內(nèi)力計(jì)算水平荷載下的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算荷載效應(yīng)組合承載力設(shè)計(jì)構(gòu)造處理6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(shí)，塑性鉸區(qū)也是剪力最大的部位，斜裂縫常常在這個(gè)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(chēng)為剪力墻的加強(qiáng)部位?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)彎矩設(shè)計(jì)值的取值：一級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻，應(yīng)控制塑性鉸出現(xiàn)部位，對(duì)一級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻的設(shè)計(jì)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(jì)算值采用;

其他部位可按墻肢組合彎矩計(jì)算值的1.2倍采用。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)

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(duì)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(jì)①大偏心受壓情況（）

在極限狀態(tài)下，截面時(shí)，為大偏壓破壞情況。破壞時(shí)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(jì)算假定，但為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在剪力墻正截面計(jì)算時(shí)，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(jì)算，因此，如下圖可以根據(jù)及兩個(gè)平衡條件建立方程式。當(dāng)剪力墻截面為矩形、對(duì)稱(chēng)配筋時(shí)，可得相應(yīng)計(jì)算公式。6.6.2

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

得：由力矩平衡條件對(duì)壓區(qū)中心取矩得：

6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)忽略式中項(xiàng)化簡(jiǎn)后得：上式中第一項(xiàng)是豎向分布筋抵抗矩，第二項(xiàng)是端部筋抵抗矩，分別寫(xiě)成：截面設(shè)計(jì)時(shí)要求：式中——由外荷載作用下，經(jīng)過(guò)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(jì)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(duì)稱(chēng)配筋時(shí)，此時(shí)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(jì)當(dāng)已知受壓鋼筋面積時(shí)，對(duì)拉筋重心取矩：當(dāng)已知受拉鋼筋面積時(shí)，對(duì)壓筋重心取矩：6.6.2

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

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)②小偏心受壓承載力計(jì)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。靠近受壓較大邊的端部分布鋼筋達(dá)到屈服極限，但計(jì)算中不考慮分布?jí)航畹淖饔谩Ｔ谑芾瓍^(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(jiàn)下圖，配筋計(jì)算方法也完全相。此時(shí)基本方程為：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)對(duì)稱(chēng)配筋情況下，對(duì)于常用的HRB335HRB400鋼筋，的值可用下述公式計(jì)算：將值代人，可得：6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)

在非對(duì)稱(chēng)配筋時(shí)，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(shí)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(shí)，還要驗(yàn)算墻體平面外的穩(wěn)定，這時(shí)，可按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算：

N=0.9φ(fcA+f'yA's)6.6.2

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

在彎矩M和軸向拉力N的作用下，當(dāng)時(shí)，為大偏心受拉，這時(shí)，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(jì)算公式與大偏壓時(shí)相同，只需將軸向力N變號(hào)。6.6.2

剪力墻正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)圖6.3墻肢大偏拉截面應(yīng)力分布在矩形截面對(duì)稱(chēng)配筋情況下，壓區(qū)高度x可由下式計(jì)算：與大偏壓公式類(lèi)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(jì)在矩形截面對(duì)稱(chēng)配筋情況下，壓區(qū)高度x可由下式計(jì)算：與大偏壓公式類(lèi)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(jì)

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(shí)，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(shí)，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(jì)

當(dāng)拉力較大，使偏心距時(shí)，全截面受拉，屬于小偏心受拉情況，混凝土開(kāi)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(wú)地震作用組合時(shí)的計(jì)算，在有地震作用組合時(shí)，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(jì)6.6.3剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)

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(guò)斜裂縫的鋼筋受拉，可以阻止斜裂縫展開(kāi)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(jì)由試驗(yàn)得到的抗剪承載力經(jīng)驗(yàn)公式：(1)偏心受壓時(shí)抗剪承載力計(jì)算公式為(P134)：無(wú)地震作用時(shí)：有地震作用組合時(shí)：6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)式中N——剪力墻的軸向壓力設(shè)計(jì)值，當(dāng)時(shí)，取，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)；——水平鋼筋設(shè)計(jì)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(jì)算截面處的剪跨比，，當(dāng)時(shí)，取入＝1.5；當(dāng)時(shí)，取入＝2.2，此處M為與V相應(yīng)的彎矩值。當(dāng)計(jì)算截面與墻底之間的距離小于時(shí)，且應(yīng)按距墻底處的M與V計(jì)算。6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)(2)偏拉構(gòu)件抗剪承載力計(jì)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(duì)抗剪是不利的，驗(yàn)算公式為：無(wú)地震作用組合時(shí)：有地震作用組合時(shí)：6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)剪力墻的強(qiáng)剪弱彎，一、二、三級(jí)抗震等級(jí)時(shí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位墻肢截面的剪力設(shè)計(jì)值要按下式進(jìn)行調(diào)整，四級(jí)抗震等級(jí)及無(wú)地震作用組合時(shí)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(jì)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(jì)算值；——底部剪力增大系數(shù)，一級(jí)為1.6，二級(jí)為1.4，三級(jí)為1.2。6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)在9度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻底部加強(qiáng)部位用實(shí)際配筋計(jì)算的抗彎承載力計(jì)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(jì)值確定，有翼墻時(shí)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(jì)值6.6.3

剪力墻斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)（4）施工縫的抗滑移驗(yàn)算

按一級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)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(yàn)算通過(guò)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(shí)，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(zhǎng)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(jì)式中

——水平施工縫處考慮地震作用組合的剪力設(shè)計(jì)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(jì)值；——水平施工縫處考慮地震作用組合的不利軸向力

設(shè)計(jì)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(jì)剪力墻軸壓比限值表6.12軸壓比一級(jí)(9度)一級(jí)(7、8度)二級(jí)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(jì)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(jì)值。1．一般規(guī)定（1）剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí) 砼強(qiáng)度不應(yīng)低于C20；帶有筒體和短肢剪力墻的砼等級(jí)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(lèi)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(duì)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(duì)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(jí)抗震等級(jí)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(shí)，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(zhǎng)度lc及其配箍特征值λv抗震等級(jí)（設(shè)防烈度）一級(jí)（9度）一級(jí)（7、8度）二級(jí)、三級(jí)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(zhǎng)度小于其厚度3倍時(shí)，視為無(wú)翼墻剪力墻；端柱截面邊長(zhǎng)小于墻厚2倍時(shí)，視為無(wú)端柱剪力墻；2.約束邊緣構(gòu)件沿墻肢長(zhǎng)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(shí)，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(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)的剪力墻以及一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)時(shí)，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(wú)支長(zhǎng)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(shí)，端柱中縱向鋼筋及箍筋宜按框架柱的構(gòu)造要求配置?？拐鸬燃?jí)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(jí)———0.008Ac，6ф148150二級(jí)———0.006Ac，4ф128150三級(jí)0.005Ac，4ф1261500.004Ac，4ф126200四級(jí)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(kāi)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(shí)，剪力墻仍能抵抗外荷載。雖然在截面計(jì)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(lèi)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(yàn)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，《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(jí)最小配筋率最大間距（mm）最小直徑(mm)一、二、三級(jí)0.25%3008四級(jí)、非抗震0.20%3008B級(jí)高度剪力墻特一級(jí)一般部位0.35%加強(qiáng)部位0