高层剪力墙结构设计.ppt

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1、6 高层剪力墙结构设计高层剪力墙结构设计6.1 结构布置结构布置n剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；n剪力墙墙肢截面宜简单、规则、剪力墙的竖向刚剪力墙墙肢截面宜简单、规则、剪力墙的竖向刚度应均匀，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列度应均匀，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁；布置，形成明确的墙肢和连梁； n为了避免剪力墙脆性破坏，较长的剪力墙宜开设为了避免剪力墙脆性破坏，较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较均匀的若干墙段，墙段之洞口，将其分成长度较均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱梁连接，每个独立墙段的总高度与其间宜采用弱梁连接，

2、每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大，墙肢截面高度不宜大于于8m； 6.1 结构布置结构布置n剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；n剪力墙墙肢截面宜简单、规则、剪力墙的竖向刚度应均匀，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁； n为了避免剪力墙脆性破坏，较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8m； 剪跨比：剪跨比： 表示截面上弯矩与剪力的相对大小，表示截面上弯矩与剪力的相对大小，是影响剪力墙破坏形态的重要因素。是影响剪

3、力墙破坏形态的重要因素。wVhM 弯曲破坏弯曲破坏: 时，高墙（时，高墙（H/hw23），以弯），以弯矩作用为主，容易实现弯曲破坏，延性较好。矩作用为主，容易实现弯曲破坏，延性较好。2wVhM 弯剪破坏弯剪破坏: ,中高墙（中高墙（H/hw=12），很难），很难避免出现剪切斜裂缝，视设计措施是否得当而可避免出现剪切斜裂缝，视设计措施是否得当而可能弯坏，也可能剪坏，按照强剪弱弯合理设计，能弯坏，也可能剪坏，按照强剪弱弯合理设计，也可能实现延性尚好的弯剪破坏。也可能实现延性尚好的弯剪破坏。 剪切破坏剪切破坏: 的剪力墙，矮墙（的剪力墙，矮墙（H/hw1） 滑移破坏：实际工程中，滑移破坏很少见，可能

4、滑移破坏：实际工程中，滑移破坏很少见，可能出现的位置是施工缝截面。出现的位置是施工缝截面。12wVhM1wVhMn剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变；剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变； n应控制剪力墙平面外的弯矩，以保证剪力墙平面外应控制剪力墙平面外的弯矩，以保证剪力墙平面外的稳定性；的稳定性； （1）沿梁轴方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该）沿梁轴方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该墙肢平面外弯矩；墙肢平面外弯矩； （2）当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，）当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，宜在墙与梁相交处设置扶壁柱；宜在墙与梁相交处设置扶壁柱； （3） 当不能设置扶壁柱时，应在

5、墙与梁相交处设当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设置暗柱，并宜按计算确定配筋；置暗柱，并宜按计算确定配筋； （4）必要时，剪力墙内可设置型钢。）必要时，剪力墙内可设置型钢。n不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。6.2 剪力墙的类型剪力墙的类型1整截面墙整截面墙不开洞或开洞面积不大于不开洞或开洞面积不大于15%的整截面剪力墙的整截面剪力墙受力特点：整体悬臂墙，弯矩图既不突变也无反弯点。受力特点：整体悬臂墙，弯矩图既不突变也无反弯点。变形特点：弯曲型变形变形特点：弯曲型变形2整体小开口墙整体小开口墙 开洞面积大于开洞面积大于15%但仍较小的墙但仍较小的墙

6、 受力特点：弯矩图在连系梁处发生突变，但在整个受力特点：弯矩图在连系梁处发生突变，但在整个墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯点。墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯点。 变形特点：以弯曲型为主变形特点：以弯曲型为主3双肢墙及多肢墙双肢墙及多肢墙开洞较大、洞口成列布置的墙开洞较大、洞口成列布置的墙受力特点：与整体小开口墙相似受力特点：与整体小开口墙相似变形特点：以弯曲型为主变形特点：以弯曲型为主4壁式框架壁式框架 开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙墙 受力特点：弯矩图在楼层处有突变，在大多数楼层受力特点：弯矩图在楼层处有突变，在大

7、多数楼层中都出现反弯点中都出现反弯点 变形特点：以剪切型为主变形特点：以剪切型为主6.3 计算假定及荷载分配计算假定及荷载分配1计算基本假定计算基本假定 （1）一片剪力墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，）一片剪力墙可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略。而在平面外的刚度很小，可以忽略。 （2）楼板在其自身平面内刚度无限大，楼板平面）楼板在其自身平面内刚度无限大，楼板平面外刚度很小，可以忽略。外刚度很小，可以忽略。2/2/0201SSb2/02Sbfhb 12fhb601b02b 剪力墙有效翼缘宽度剪力墙有效翼缘宽度 表表6-36-3考虑方式考虑方式截面形式截面形式T T形或

8、形或I I形形L L形或形或 形形按剪力墙间距计算按剪力墙间距计算按翼缘厚度计算按翼缘厚度计算按门窗洞口计算按门窗洞口计算2竖向荷载分配竖向荷载分配 剪力墙所承受的竖向荷载，一般是结构自重和楼面荷剪力墙所承受的竖向荷载，一般是结构自重和楼面荷载，通过楼面传递到剪力墙。竖向荷载除了在连梁载，通过楼面传递到剪力墙。竖向荷载除了在连梁（门窗洞口上的梁）内产生弯矩以外，在墙肢内主要（门窗洞口上的梁）内产生弯矩以外，在墙肢内主要产生轴力。按每片墙的产生轴力。按每片墙的承荷面积承荷面积计算它的荷载。计算它的荷载。3水平荷载分配水平荷载分配总水平荷载按各片剪力墙刚度分配到每片墙，然总水平荷载按各片剪力墙刚度

9、分配到每片墙，然后分片计算剪力墙的内力。后分片计算剪力墙的内力。式中，式中，Vpi第第i层总剪力层总剪力 EcIeqj第第j片墙的等效抗弯刚度片墙的等效抗弯刚度。ijjijVIEIEVpeqceqc6.4 整体墙近似计算方法整体墙近似计算方法一、整体墙的界定一、整体墙的界定 当门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的当门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%，且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸时，即为整体墙。寸时，即为整体墙。二、整体墙的内力、位移计算二、整体墙的内力、位移计算内力计算按悬臂构件，可以计算到整体墙在水平荷内力计算按悬臂构

10、件，可以计算到整体墙在水平荷载下各截面的弯矩和剪力。载下各截面的弯矩和剪力。式中，式中，截面的正应力；截面的正应力； 截面的剪应力；截面的剪应力； M截面的弯矩；截面的弯矩； V截面的剪力；截面的剪力； I截面惯性矩；截面惯性矩； S截面的静矩；截面的静矩； b截面宽度；截面宽度； y截面重心到所求正截面重心到所求正应力点的距离。应力点的距离。MVqIMyIbVS式中，式中，V0底部截面总剪力；底部截面总剪力； G混凝土的剪切模量，混凝土的剪切模量，G=0.4E Aq小洞口整体墙折算截面面积；小洞口整体墙折算截面面积； Iq等效惯性矩；等效惯性矩；顶部集中荷载均布荷载倒三角形分布荷载q2qq3

11、0q2qq30q2qq303131418164. 316011GAHEIEIHVGAHEIEIHVGAHEIEIHV位移要考虑洞口对截面面积及刚度的消弱影响位移要考虑洞口对截面面积及刚度的消弱影响式中，V0底部截面总剪力； G混凝土的剪切模量，G=0.4E Aq小洞口整体墙折算截面面积； A墙截面毛面积； Ad墙面洞口立面面积； A0墙立面总墙面面积； Iq等效惯性矩； Ij剪力墙沿竖向各段的惯性矩，有洞口时扣除洞口的影响； hj各段相应的高度；顶部集中荷载均布荷载倒三角形分布荷载q2qq30q2qq30q2qq303131418164. 316011GAHEIEIHVGAHEIEIHVGAH

12、EIEIHVAAAA0dq25. 11jjjhhIIq 等效截面面积等效截面面积 Ad 剪力墙洞口立面面积剪力墙洞口立面面积 A0 剪力墙立面总面积剪力墙立面总面积0001 1.25:qdAAAAA洞口削弱系数 截面毛面积 等效折算惯性矩等效折算惯性矩 等效抗弯刚度等效抗弯刚度iiqiI hIh23.64(1)cqeqqqE IEIEIH GI 与荷载形式有关与荷载形式有关 考虑剪切变形的影响（考虑剪切变形的影响（G0.4E）高规高规 ：1.2：剪力不均匀系数：剪力不均匀系数 工：工：全截面面积全截面面积/腹板截面面腹板截面面积积 T T：查表：查表6.16.121 9qeqqqEIEIIH

13、A 顶点位移顶点位移 301()8eqV HEI均布3011()60eqV HEI倒三角301()3eqV HEI顶部集中力小开口整体墙的计算小开口整体墙的计算 小开口整体墙在水平荷载作用下，截面上的正应力不再符合小开口整体墙在水平荷载作用下，截面上的正应力不再符合直线分布，墙肢中存在局部弯矩。直线分布，墙肢中存在局部弯矩。在剪力墙中产生整体弯曲弯矩在剪力墙中产生整体弯曲弯矩 和局部弯曲弯矩和局部弯曲弯矩 = + 整体弯曲应力局部弯曲应力)(xMu)(xMl)(xMp)(xMu)(xMln有了墙肢的内力后，按照上下层墙肢的轴力差即可算到连有了墙肢的内力后，按照上下层墙肢的轴力差即可算到连梁的剪

14、力，进而计算到连梁的端部弯矩。梁的剪力，进而计算到连梁的端部弯矩。n需要注意的是，当小开口剪力墙中有个别细小的墙肢时，需要注意的是，当小开口剪力墙中有个别细小的墙肢时，由于细小墙肢中反弯点的存在，需对细小墙肢的内力进行由于细小墙肢中反弯点的存在，需对细小墙肢的内力进行修正，修正后细小墙肢弯矩为：修正，修正后细小墙肢弯矩为：其中，其中，细小墙肢的高度，即洞口净高。细小墙肢的高度，即洞口净高。)(21iiiipiIIAAVV2/)()()(jjiihxVxMxM符合小开口整体墙的判断条件符合小开口整体墙的判断条件 10且且 时，时，局部弯曲弯矩在总弯矩局部弯曲弯矩在总弯矩 中所占的比重较小，中所占

15、的比重较小，一般不会超过一般不会超过15。因此，可以按如下简化的方法。因此，可以按如下简化的方法计算：计算：1、墙肢弯矩、墙肢弯矩2、墙肢轴力、墙肢轴力3、墙肢剪力、墙肢剪力墙肢剪力可以按墙肢截面积和惯性矩的平均值进行分配墙肢剪力可以按墙肢截面积和惯性矩的平均值进行分配 其中，其中， 外荷载对于剪力墙截面的总剪力外荷载对于剪力墙截面的总剪力。iipipiIIxMIIxMxM)(15. 0)(85. 0)(IIA/)(xMpIyAxMNiipi)(85. 0)(21iiiipiIIAAVVpV6.5 连续化方法计算联肢剪力墙连续化方法计算联肢剪力墙对于联肢墙，连续化方法是一种相对比较精对于联肢墙

16、，连续化方法是一种相对比较精确的手算方法，而且通过连续化方法可以清楚地确的手算方法，而且通过连续化方法可以清楚地了解剪力墙受力和变形的一些规律。连续化方法了解剪力墙受力和变形的一些规律。连续化方法把连梁看做分散在整个高度上的连续连杆。把连梁看做分散在整个高度上的连续连杆。 6.5 连续化方法计算联肢剪力墙连续化方法计算联肢剪力墙对于联肢墙，连续化方法是一种相对比较精确的手算方法，而且通过连续化方法可以清楚地了解剪力墙受力和变形的一些规律。连续化方法把连梁看做分散在整个高度上的连续连杆。 问题：问题：为什么可以采用连续化方法计算联肢剪力墙？1基本假定基本假定 （1）连梁的反弯点在跨中，连梁的作用可以用沿）连梁的反弯点在跨中，连梁的作用可以用沿高度均匀分布的连续弹性薄片代替（连梁连续化高度均匀分布的连续弹性薄片代替（连梁连续化假定）；假定）；1122bbb11221122(x)(x)（a）结构尺寸；）结构尺寸； (b) 计算简图；计算简图； (c) 基本体系基本体系 （2）忽略连梁轴向变形，即假定两墙肢水平位移）忽略连梁轴向变形，即假定两墙肢水平位移完全相同，同一标高处，两墙肢的转角和曲率