剪力墙设计和构造分析.ppt

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1、 6.8 6.8 剪力墙设计和构造剪力墙设计和构造 6.8.1 6.8.1延性剪力墙概念延性剪力墙概念n试验研究说明试验研究说明：同样高度的建筑在抗震耗能方面，剪力墙结：同样高度的建筑在抗震耗能方面，剪力墙结构比延性框架大构比延性框架大2020倍。倍。n震害经验也表明：震害经验也表明：剪力墙结构和框架剪力墙结构和框架- -剪力墙结构能够承受强剪力墙结构能够承受强烈地震作用，具有裂而不倒的良好性能，便于震后修复。烈地震作用，具有裂而不倒的良好性能，便于震后修复。n钢筋混凝土剪力墙的设计要求是：钢筋混凝土剪力墙的设计要求是： 1 1）在正常使用荷载及小震（或风载）作用下，）在正常使用荷载及小震（或

2、风载）作用下，结构应处于弹结构应处于弹性工作阶段，裂缝宽度不能过大；性工作阶段，裂缝宽度不能过大； 2 2）在中等强度地震（设防烈度）下）在中等强度地震（设防烈度）下，允许进入弹塑性状态，允许进入弹塑性状态，使应具有足够的承载能力、延性及良好吸收地震能量的能力；使应具有足够的承载能力、延性及良好吸收地震能量的能力；3 3）在强烈地震作用（罕遇烈度）下，）在强烈地震作用（罕遇烈度）下，剪力墙不允许倒塌。剪力墙不允许倒塌。此此外还应保证剪力墙结构的稳定。外还应保证剪力墙结构的稳定。 6.8.1.16.8.1.1悬臂剪力墙（墙肢）悬臂剪力墙（墙肢）（1 1）破坏形态）破坏形态弯曲破坏弯曲破坏 剪切破

3、坏剪切破坏 滑移破坏滑移破坏剪跨比剪跨比是反映弯曲与剪切影响的重要参数，是反映弯曲与剪切影响的重要参数，剪跨比较小时剪跨比较小时容易容易出现剪切破坏。出现剪切破坏。n悬臂墙的分类悬臂墙的分类 剪跨比可通过高宽比剪跨比可通过高宽比 间接表示：间接表示： 1) 1) 当当 3 3时，称为时，称为高墙；高墙； 2 2）当）当 = 1= 13 3时成为时成为中高墙中高墙； 3 3）当）当 1 1时，称为时，称为矮墙矮墙。n高剪力墙的受力特点高剪力墙的受力特点n在水平荷载作用下，以弯曲变形为主，剪切变形占总变形在水平荷载作用下，以弯曲变形为主，剪切变形占总变形10%10%以下。在轴向力与水平力共同作用下

4、，形成偏心受压以下。在轴向力与水平力共同作用下，形成偏心受压（或受拉）剪力墙，破坏形态和计算方法如同偏心受压（或受拉）剪力墙，破坏形态和计算方法如同偏心受压（或受拉）柱。剪力墙应设计成具有延性的弯曲剪力墙，（或受拉）柱。剪力墙应设计成具有延性的弯曲剪力墙，应使用应使用“强剪弱弯强剪弱弯” ” 的措施，避免发生剪切破坏。的措施，避免发生剪切破坏。 wwHhwwHhwwHhwwHh（2 2）影响剪力墙延性的因素）影响剪力墙延性的因素竖向配筋率及配筋形式竖向配筋率及配筋形式n配筋率的影响配筋率的影响 ：剪力墙截面的极限弯矩随配筋率的增加而剪力墙截面的极限弯矩随配筋率的增加而提高；墙截面的极限转角随配

5、筋率的增加而降低。提高；墙截面的极限转角随配筋率的增加而降低。n配筋形式的影响配筋形式的影响 ：对相同配筋率的墙，将部分钢筋集中布对相同配筋率的墙，将部分钢筋集中布置在两端时极限转角大、延性好。置在两端时极限转角大、延性好。n配筋方法：配筋方法：为达到既增大强度又提高延性为达到既增大强度又提高延性，设计剪力墙时，设计剪力墙时，除按构造要求在墙内配置分布筋外，应尽可能将其余所需除按构造要求在墙内配置分布筋外，应尽可能将其余所需的抗弯钢筋集中布置在墙的端部的抗弯钢筋集中布置在墙的端部。轴向力轴向力n随着轴向力的增大，截面承载力提高，延性明显降低，故随着轴向力的增大，截面承载力提高，延性明显降低，故

6、应对轴压比进行控制。应对轴压比进行控制。截面型式截面型式 当截面有翼缘时，会改善墙体的延性性能，当截面有翼缘时，会改善墙体的延性性能，随着翼缘面随着翼缘面积与横截面面积之比的增加，延性也相应增加。积与横截面面积之比的增加，延性也相应增加。混凝土强度等级混凝土强度等级 随混凝土强度等级的提高延性也提高，尤其当墙的受压随混凝土强度等级的提高延性也提高，尤其当墙的受压区有翼缘时，延性的提高更为明显。区有翼缘时，延性的提高更为明显。当混凝土强度等级当混凝土强度等级低于层低于层C20时，延性将很小。时，延性将很小。 （3 3）中、高墙的延性设计）中、高墙的延性设计n要使悬臂剪力墙具有延性，首先要防止出现

7、剪切破坏和锚要使悬臂剪力墙具有延性，首先要防止出现剪切破坏和锚固破坏，充分发挥弯曲作用下的钢筋抗拉作用，使剪力墙固破坏，充分发挥弯曲作用下的钢筋抗拉作用，使剪力墙的塑性铰具有延性。的塑性铰具有延性。减小受压区高度或加大混凝土极限压应变减小受压区高度或加大混凝土极限压应变减小受压区高度减小受压区高度: 在在非对称配筋非对称配筋情况下，应注意不使受拉钢筋过多而增大受情况下，应注意不使受拉钢筋过多而增大受压区高度；在压区高度；在对称配筋对称配筋情况下，尽可能降低轴向压力，以情况下，尽可能降低轴向压力，以避免受压区高度的增大。避免受压区高度的增大。加大混凝土的极限压应变：加大混凝土的极限压应变： 为提

8、高墙的延性，可在墙两端设置为提高墙的延性，可在墙两端设置端柱端柱或或暗柱暗柱。柱内箍筋。柱内箍筋不仅可以约束混凝土，提高混凝土极限压应变不仅可以约束混凝土，提高混凝土极限压应变.n剪力墙剪力墙塑性铰限制在底部，对底部的塑性铰区通过抗震措塑性铰限制在底部，对底部的塑性铰区通过抗震措施提高变形能力，以增加墙的延性。施提高变形能力，以增加墙的延性。n抗震措施：抗震措施：剪力墙各截面的弯矩设计值要调整增大，使各剪力墙各截面的弯矩设计值要调整增大，使各截面的受弯承载力有所加强截面的受弯承载力有所加强。 避免过早剪切破坏和锚固破坏避免过早剪切破坏和锚固破坏n避免剪切破坏：避免剪切破坏： 塑性铰区必须按塑性

9、铰区必须按强剪弱弯强剪弱弯的原则设计，还应的原则设计，还应严格控制剪压严格控制剪压比和增加分布钢筋数量比和增加分布钢筋数量，在，在墙内设置端柱或暗柱墙内设置端柱或暗柱n防止锚固破坏防止锚固破坏 要注意墙钢筋在基础中的锚固，保证不发生锚固破坏。要注意墙钢筋在基础中的锚固，保证不发生锚固破坏。 加强墙底塑性铰区的变形能力加强墙底塑性铰区的变形能力防止水平施工缝截面的剪切滑移破坏防止水平施工缝截面的剪切滑移破坏 要防止这种破坏主要要防止这种破坏主要依靠竖向钢筋和缝间摩擦力抵抗滑移依靠竖向钢筋和缝间摩擦力抵抗滑移，所以要对施工缝的竖向钢筋面积验算。所以要对施工缝的竖向钢筋面积验算。配筋构造要求配筋构造

10、要求 大量的试验研究分析表明，大量的试验研究分析表明，满足墙的配筋构造要求，能保满足墙的配筋构造要求，能保证墙具有较好的延性证墙具有较好的延性，这是设计时必须认真考虑的。，这是设计时必须认真考虑的。 （4 4）矮墙的抗震性能及设计要求）矮墙的抗震性能及设计要求n矮墙的特点在一般情况下都发生矮墙的特点在一般情况下都发生斜裂缝剪切破坏斜裂缝剪切破坏，但是根据，但是根据试验可知，如果配筋合理，试验可知，如果配筋合理，做到强剪弱弯做到强剪弱弯，可以使斜裂缝较，可以使斜裂缝较为分散而细小，从而保证即使吸收了较大的能量也不致脆性为分散而细小，从而保证即使吸收了较大的能量也不致脆性破坏。破坏。 6.8.1.

11、26.8.1.2联肢剪力墙联肢剪力墙 （1 1）联肢剪力墙的延性）联肢剪力墙的延性（强墙弱梁，强墙弱梁，强剪弱弯强剪弱弯） 联肢剪力墙的延性取决于墙肢的延性、连梁的延性及连梁的联肢剪力墙的延性取决于墙肢的延性、连梁的延性及连梁的刚度和强度。刚度和强度。最理想的情况是连梁先于墙肢屈服最理想的情况是连梁先于墙肢屈服，且连梁具有，且连梁具有足够的延性，待墙肢底部出现塑性铰后形成图足够的延性，待墙肢底部出现塑性铰后形成图6.406.40（a a）所示的）所示的机构。这样的联肢剪力墙延性最好。机构。这样的联肢剪力墙延性最好。wwHh0wM Vh由此可见，按由此可见，按“强墙弱梁强墙弱梁”的原则设计联肢墙

12、，并按的原则设计联肢墙，并按“强剪弱强剪弱弯弯”的原则设计墙肢和连梁，可以得到较为理想的延性联肢墙的原则设计墙肢和连梁，可以得到较为理想的延性联肢墙结构，它比悬臂墙更为合理。结构，它比悬臂墙更为合理。连梁端部塑性铰连梁端部塑性铰 连梁设计连梁设计过强而引过强而引起墙肢剪起墙肢剪坏坏 （2 2）连梁的延性）连梁的延性 连梁的延性对联肢剪力墙起着更为重要的作用。连梁的延性对联肢剪力墙起着更为重要的作用。 连梁连梁通常是跨度小而梁高大通常是跨度小而梁高大（接近为深梁），同时竖向荷载（接近为深梁），同时竖向荷载产生的弯矩与剪力不大，而在水平荷载下与墙肢相互作用产产生的弯矩与剪力不大，而在水平荷载下与墙

13、肢相互作用产生的约束弯矩与剪力较大，生的约束弯矩与剪力较大，约束弯矩在梁两端方向相反约束弯矩在梁两端方向相反。这这种反弯作用使梁产生很大的剪切变形，对剪应力十分敏感，种反弯作用使梁产生很大的剪切变形，对剪应力十分敏感，容易出现斜裂缝。容易出现斜裂缝。在反复荷载作用下，在反复荷载作用下，易形成交叉裂缝易形成交叉裂缝，使，使混凝土酥裂，导致剪切破坏，延性较差混凝土酥裂，导致剪切破坏，延性较差。 6.8.26.8.2剪力墙截面设计剪力墙截面设计 剪力墙在竖向与水平荷载共同作用下，剪力墙在竖向与水平荷载共同作用下，将承受轴力、弯矩与将承受轴力、弯矩与剪力的作用，因此，钢筋混凝土剪力墙应进行平面内的斜截

14、面剪力的作用，因此，钢筋混凝土剪力墙应进行平面内的斜截面受剪、偏心受压或偏心受拉、平面外轴心受压承载力计算受剪、偏心受压或偏心受拉、平面外轴心受压承载力计算。在。在集中荷载作用下墙内无暗柱时集中荷载作用下墙内无暗柱时还应进行局部受压承载力验算还应进行局部受压承载力验算。6.8.2.16.8.2.1剪力墙钢筋的布置方式剪力墙钢筋的布置方式as= as=1/2暗柱截面高暗柱截面高as 两端集中配竖向钢筋，腹板配竖向和水平分布钢筋；都有两端集中配竖向钢筋，腹板配竖向和水平分布钢筋；都有最小配筋率的规定。最小配筋率的规定。n 竖向分布钢筋一般按最小配筋率配置。竖向分布钢筋一般按最小配筋率配置。 墙肢钢

15、筋的抗弯作用：墙肢钢筋的抗弯作用： 墙肢端部集中配置的竖向钢筋参与抵抗弯矩，墙肢端部集中配置的竖向钢筋参与抵抗弯矩，并与箍筋一道并与箍筋一道形成暗柱形成暗柱 ； 墙肢端部以外的墙肢端部以外的受拉竖向分布钢筋受拉竖向分布钢筋参与抵抗弯矩，参与抵抗弯矩，不考虑不考虑受受压竖向分布钢筋的抗弯作用。压竖向分布钢筋的抗弯作用。墙肢配筋方法：墙肢配筋方法：6.8.2.26.8.2.2正截面偏压承载力计算正截面偏压承载力计算（1 1）弯矩和剪力设计值）弯矩和剪力设计值n剪力墙肢的塑性铰一般出现在底部剪力墙肢的塑性铰一般出现在底部加强部位加强部位。对于一级对于一级抗震等级的剪抗震等级的剪力墙，力墙，为了更有把

16、握实现塑性铰出为了更有把握实现塑性铰出现在底部加强部位现在底部加强部位，保证其他部位，保证其他部位不出现塑性铰，同时不出现塑性铰，同时为了实现为了实现“强强剪弱弯剪弱弯”设计要求，弯矩增大部位设计要求，弯矩增大部位剪力墙的剪力设计值也应相应增大。剪力墙的剪力设计值也应相应增大。 高规高规规定：规定：一级剪力墙的底部一级剪力墙的底部加强部位以上部位，墙肢的组合弯加强部位以上部位，墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设计值应乘以矩设计值和组合剪力设计值应乘以增大系数，增大系数，弯矩增大系数可取为弯矩增大系数可取为1.21.2，剪力增大系数可取为，剪力增大系数可取为1.31.3。弯矩弯矩高度高度基本假定：基本假定：平截面假定；平截面假定；不考虑受拉混凝土的作用；不考虑受拉混凝土的作用；受压区混凝土采用等效矩形应力图，应力达到混凝土轴受压区混凝土采用等效矩形应力图，应力达到混凝土轴心抗压强度；心抗压强度； 墙肢端部集中配置的纵向受拉、受压钢筋屈服；墙肢端部集中配置的纵向受拉、受压钢筋屈服；从受压区边缘算起从受压区边缘算起1.5x(x为等效矩形应力图受压区高度为等效矩形应力图受压区高度)范围以外的受拉