剪力墙结构设计.ppt

Chapter 6 剪剪 力力 墙墙 结结 构构 设设 计计一、剪力墙的分类、受力特点及分类界限一、剪力墙的分类、受力特点及分类界限 （一）分类及受力特点（一）分类及受力特点 1按墙肢截面长度与宽度之比分类按墙肢截面长度与宽度之比分类 hwbw/3:/3 5/5 8/8wwwwwwwwhbhbhbhb ：异形柱异形柱;小墙肢短肢剪力墙小墙肢短肢剪力墙;短肢剪力墙短肢剪力墙;普通剪力墙。普通剪力墙。异形柱形式（柱宽等于墙厚）：异形柱形式（柱宽等于墙厚）：2按墙面开洞情况分类按墙面开洞情况分类 整截面剪力墙整截面剪力墙 不开洞或开洞面积不大于不开洞或开洞面积不大于15%的墙为整截面剪力墙。的墙为整截面剪力墙。 受力特点：如同一个整体的悬臂墙。在墙肢的整个高度受力特点：如同一个整体的悬臂墙。在墙肢的整个高度上，弯矩图既不突变，也无反弯点。变形以弯曲型为主。上，弯矩图既不突变，也无反弯点。变形以弯曲型为主。 MM整体小开口剪力墙整体小开口剪力墙 开洞面积大于开洞面积大于15%但仍较小的墙为整体小开口剪力墙。但仍较小的墙为整体小开口剪力墙。 受力特点：弯矩图在连系梁处发生突变，但在整个墙肢高度受力特点：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仅在个别楼层中才出现反弯点。整个剪力墙的变形仍上没有或仅仅在个别楼层中才出现反弯点。整个剪力墙的变形仍以弯曲型为主以弯曲型为主 。双肢及多肢剪力墙双肢及多肢剪力墙 开洞较大、洞口成列布置的墙为双肢或多肢剪力墙。开洞较大、洞口成列布置的墙为双肢或多肢剪力墙。 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。 壁式框架壁式框架 洞口尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙为壁式框架。洞口尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙为壁式框架。 受力特点：柱的弯矩图在楼层处有突变，而且在大多数楼层中都出现受力特点：柱的弯矩图在楼层处有突变，而且在大多数楼层中都出现反弯点。整个剪力墙的变形以剪切型为主，与框架的受力相似。反弯点。整个剪力墙的变形以剪切型为主，与框架的受力相似。 （二）整体小开口墙、联肢墙、壁式框架的分类（二）整体小开口墙、联肢墙、壁式框架的分类 界限界限 ahb1IHIhbI2l0根据整体性系数根据整体性系数 ，墙肢惯性矩的比值，墙肢惯性矩的比值 以及楼层层数确定。以及楼层层数确定。 nII 整体系数整体系数双肢墙：双肢墙：231212()bbnI aIHh IIII 多肢墙：多肢墙：2131112mbjjmjn bjjjI aHI lhI 考虑墙肢轴向变形的影响系数，当考虑墙肢轴向变形的影响系数，当3 34 4肢时取肢时取0.80.8；5 57 7 肢时取肢时取0.85；8肢以上取肢以上取0.9； 剪力墙对组合截面形心的惯性矩；剪力墙对组合截面形心的惯性矩；I11mnjjIII 扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩，扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩， ；nI002301bjbjbjbj bjIIIA l 第第 j 列连梁的折算惯性矩，列连梁的折算惯性矩， ；bjI 墙肢墙肢1、2的截面惯性矩；的截面惯性矩；12II、 洞口列数；洞口列数；m 剪力墙总高度；剪力墙总高度；H 层高；层高；h 第第 j 列洞口两侧墙肢轴线距离；列洞口两侧墙肢轴线距离；( )ja a 第第 j 列连梁计算跨度，取为洞口宽度加梁高的一半；列连梁计算跨度，取为洞口宽度加梁高的一半；bjl 第第 j 墙肢的截面惯性矩；墙肢的截面惯性矩；jI 第第 j 连梁截面惯性矩（刚度不折减）；连梁截面惯性矩（刚度不折减）；0bjI 截面形状系数，矩形截面的截面形状系数，矩形截面的 ；I型截面取型截面取 等等 于墙全截面面积除以腹板毛截面面积，于墙全截面面积除以腹板毛截面面积，T形截面见下表：形截面见下表： 1.2 第第 j 列连梁的截面面积；列连梁的截面面积；bjA 系数，由系数，由 及层数按下表取用；及层数按下表取用； 系数系数 和和 见见P.159表表6.1和表和表6.2。 分类界限分类界限(1)(1) 当当 时，按整体小开口墙计算时，按整体小开口墙计算；(2)(2) 当当 时，按壁市式框架计算；时，按壁市式框架计算；(3)(3) 当当 时，按联肢墙计算。时，按联肢墙计算。10nII且且10nII 且且10 二、结构布置二、结构布置 剪力墙应双向或多向布置。高层建筑不应采用全部为短剪力墙应双向或多向布置。高层建筑不应采用全部为短肢肢的剪力墙，短肢墙应与筒体配合使用。的剪力墙，短肢墙应与筒体配合使用。 较长的剪力墙可用楼板较长的剪力墙可用楼板（无连梁无连梁）或弱的连梁分为若干或弱的连梁分为若干独独立墙段，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于立墙段，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2。 剪力墙的门窗洞口宜上下对齐。剪力墙的门窗洞口宜上下对齐。 墙肢截面高度与厚度之比不宜小于墙肢截面高度与厚度之比不宜小于3。 剪力墙的混凝土强度等级不应低于剪力墙的混凝土强度等级不应低于C20，短肢墙，短肢墙筒体结构的筒体结构的 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C25。剪力墙厚度应满足：。剪力墙厚度应满足： 一、二级抗震时：底部：一、二级抗震时：底部： ，其他部位：，其他部位： ， ； 无端柱或翼墙时：底部：无端柱或翼墙时：底部： ，其他部位：，其他部位： ， ； 三、四级抗震时：底部：三、四级抗震时：底部： ，其他部位：，其他部位： ， ；116iH120iH 160m m160m m112iH115iH 180m m180m m120iH125iH 160m m160m m 可近似按每层可近似按每层10mm初估。剪力墙截面总面积与露面面积之比初估。剪力墙截面总面积与露面面积之比大约为：大约为： 小开间小开间(3(34 4m): ): 大开间大开间(78m): 基本周期：基本周期： （n为建筑物层数）为建筑物层数）6% 8%wfAA 4% 6%wfAA 1(0.04 0.06)Tn 三、剪力墙有效翼缘宽度三、剪力墙有效翼缘宽度bf 1计算剪力墙的内力与位移时，可以考虑纵、横墙的计算剪力墙的内力与位移时，可以考虑纵、横墙的 共同工作。共同工作。 有效翼缘的宽度按下表采用，取最小值。有效翼缘的宽度按下表采用，取最小值。 bfbfbfbf(b )01bfbfbfbf(b )01(b )01(b )01bbbS01S02bfbf考虑方式考虑方式截面形式截面形式T T形或形或I I形形L L形或形或 形形按剪力墙间距按剪力墙间距按翼缘厚度按翼缘厚度按总高度按总高度按门窗洞口按门窗洞口010222SSb022Sb 12fbh 6fbh 10H20H01b02b 2在双十字形和井字形平面的建筑中，核心墙各墙段轴在双十字形和井字形平面的建筑中，核心墙各墙段轴线错开距离线错开距离a不大于实体连接墙厚度的不大于实体连接墙厚度的8倍，并且不大于倍，并且不大于2.5m时，整体墙可以作为整体平面剪力墙考虑，计算所得的内力应时，整体墙可以作为整体平面剪力墙考虑，计算所得的内力应乘以增大系数乘以增大系数1.2，等效刚度应乘以折减系数，等效刚度应乘以折减系数0.8。 3当折线形剪力墙的各墙段总转角不大于当折线形剪力墙的各墙段总转角不大于15时，可按时，可按平面剪力墙考虑。平面剪力墙考虑。 实体连接墙a15四、荷载及地震作用计算四、荷载及地震作用计算 剪力墙结构除承受自重外，还承受楼（屋）面活荷载以及风剪力墙结构除承受自重外，还承受楼（屋）面活荷载以及风荷载。在地震区，还可能要承受地震作用。荷载。在地震区，还可能要承受地震作用。 荷载及地震作用按第三章所述方法计算。荷载及地震作用按第三章所述方法计算。 五、剪力墙结构在竖向荷载作用下五、剪力墙结构在竖向荷载作用下 的内力计算方法的内力计算方法 竖向荷载除了在连梁内产生弯矩以外，在墙肢内主要是产竖向荷载除了在连梁内产生弯矩以外，在墙肢内主要是产生轴向力。生轴向力。 在竖向荷载作用下，一片剪力墙所承受的竖向荷载应为该在竖向荷载作用下，一片剪力墙所承受的竖向荷载应为该剪力墙平面计算单元范围内的荷载及剪力墙自重，根据楼盖（屋剪力墙平面计算单元范围内的荷载及剪力墙自重，根据楼盖（屋盖）结构布置及平面尺寸的不同，剪力墙上的荷载可能为均盖）结构布置及平面尺寸的不同，剪力墙上的荷载可能为均布、梯形分布、三角形分布荷载或集中荷载。布、梯形分布、三角形分布荷载或集中荷载。 整截面剪力墙整截面剪力墙 整截面墙计算截面的轴力为该截面以上全部竖向荷载之和。整截面墙计算截面的轴力为该截面以上全部竖向荷载之和。 整体小开口剪力墙整体小开口剪力墙 每层传给各墙肢的荷载按图所示范围计算，每层传给各墙肢的荷载按图所示范围计算，j墙肢的轴力墙肢的轴力为该墙肢计算截面以上全部荷载之和。为该墙肢计算截面以上全部荷载之和。 h1l01h2l02h3h1+l01/2h2+(l01+l02)/2h3+l02/2联肢墙联肢墙 1无偏心荷载时联肢墙内力计算无偏心荷载时联肢墙内力计算 墙肢轴力计算方法与整体小开口墙相同，但应计算竖向荷墙肢轴力计算方法与整体小开口墙相同，但应计算竖向荷载在连系梁中产生的弯矩和剪力，可近似按两端固定梁计算连载在连系梁中产生的弯矩和剪力，可近似按两端固定梁计算连系梁的弯矩和剪力。系梁的弯矩和剪力。 2偏心竖向荷载作用下双肢墙内力计算偏心竖向荷载作用下双肢墙内力计算 1）墙肢内力）墙肢内力 1 12201120112120221122(1)()1,2()(1)jjjIHMp ep ek SjIIHNpkhIIIISkpepeIaAaA A1 A2 I1 I2l0Le1 e2 N1 N2 Hhn层式中式中 分别为第分别为第j 肢墙的弯矩和轴力；肢墙的弯矩和轴力； I 双肢墙的组合截面惯性矩；双肢墙的组合截面惯性矩； 分别为在墙肢分别为在墙肢1、墙肢、墙肢2上每层上每层 作用的平均竖向荷载，作用的平均竖向荷载， 分别为分别为 的偏心矩；的偏心矩； 双肢墙两墙肢的截面面积双肢墙两墙肢的截面面积 a 两墙肢轴线距离；两墙肢轴线距离； H 双肢墙高度；双肢墙高度； h 双肢墙层高；双肢墙层高； jjMN、12pp、12ee、12AA、1122;pNnpNn =、=、12pp、 S 双肢墙对组合截面形心的面积矩，双肢墙对组合截面形心的面积矩， 由图由图11查得。查得。1211;aA ASAA 1 图图 11 偏心竖向荷载作用下的偏心竖向荷载作用下的 值值1 2）连梁内力）连梁内力 3竖向偏心荷载作用下多肢墙内力计算竖向偏心荷载作用下多肢墙内力计算 端部墙肢可与相邻墙肢近似按双肢墙计算，中部墙肢端部墙肢可与相邻墙肢近似按双肢墙计算，中部墙肢可分别与相邻左右墙肢按双肢墙计算，近似取两次计算结可分别与相邻左右墙肢按双肢墙计算，近似取两次计算结果的平均值。果的平均值。 020000222bbVkllMVk 式中：式中： 分别为连梁的弯矩和剪力；分别为连梁的弯矩和剪力； 由图由图12查得。查得。bbMV、2 图图 12 偏心竖向荷载作用下的偏心竖向荷载作用下的 值值2 壁式框架壁式框架 壁式框架在竖向荷载作用下壁梁和壁柱的内力计算与壁式框架在竖向荷载作用下壁梁和壁柱的内力计算与框架在竖向荷载作用下内力计算相同，可采用迭代法、分框架在竖向荷载作用下内力计算相同，可采用迭代法、分层法或法。层法或法。 抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比限值为：位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比限值为： 一级（一级（9度）：度）：0.4 一级（一级（7、8度）：度）：0.5 二级：二级：0.6 六、剪力墙结构在水平荷载作用下的内六、剪力墙结构在水平荷载作用下的内 力与位移计算方法力与位移计算方法 可按纵、横两个方向墙体分别按平面结构进行计算。可按纵、横两个方向墙体分别按平面结构进行计算。 总水平荷载可以按各片剪力墙的等效刚度分配，然后进总水平荷载可以按各