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第第 5 章章 剪力剪力墙构造的内力与位移构造的内力与位移计算算高高层建筑构造建筑构造设计主要内容:主要内容:主要内容:主要内容:5.1 概述概述5.2 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算5.3 联肢剪力墙的计算联肢剪力墙的计算5.4 壁式框架的计算壁式框架的计算5.4 剪力墙设计剪力墙设计难难点点点点 5.1 5.1 概概 述述1 1小开小开间横横墙承重承重特点:每开特点:每开间设置承重横置承重横墙,间距距为2.72.7.9m.9m,适用于住宅、旅,适用于住宅、旅馆等等 小开小开间建筑。建筑。优点:不需求隔点:不需求隔墙;采用短向楼板,;采用短向楼板,节约钢筋等。筋等。缺陷:横缺陷:横墙数量多,承数量多,承载力未充分利用,建筑平面布置不灵敏,房屋自力未充分利用,建筑平面布置不灵敏,房屋自 重及重及侧向向刚度大,程度地震作用大。度大,程度地震作用大。大间距纵、横墙承重大间距纵、横墙承重小开间横墙承重小开间横墙承重大开间横墙承重大开间横墙承重5.1.1 墙体承重方案体承重方案2 2大开大开间横横墙承重承重特点:每两开特点:每两开间设置一道承重横置一道承重横墙,间距普通距普通6 68m8m。楼盖多采用混凝土。楼盖多采用混凝土 梁式板或无粘梁式板或无粘结预应力混凝土平板。力混凝土平板。优点:运用空点:运用空间大,平面布置灵敏;自重大,平面布置灵敏;自重较轻,根底,根底费用相用相对较少。少。缺陷:楼盖跨度大,楼盖缺陷:楼盖跨度大,楼盖资料增多。料增多。3 3大大间距距纵、横、横墙承重承重特点:每两开特点:每两开间设置一道横置一道横墙,间距距为8m8m左右。楼盖采用混凝土双向板,左右。楼盖采用混凝土双向板,或在每两道横或在每两道横墙之之间布置一根布置一根进深梁,构成深梁,构成纵、横、横墙混合承重。混合承重。 从运用功能、技从运用功能、技术经济目的、受力性能等方面来看,大目的、受力性能等方面来看,大间距方案距方案较优越。目前越。目前趋向于采用大向于采用大间距、大距、大进深、大模板、无粘深、大模板、无粘结预应力混凝土楼板的力混凝土楼板的剪力剪力墙构造体系。构造体系。1 1宜沿主宜沿主轴方向双向或多向布置,不同方向的剪力方向双向或多向布置,不同方向的剪力墙宜宜结合在一合在一 起,起,应尽量拉通、尽量拉通、对直成直成为工形、工形、T T形、形、L L型等有翼型等有翼缘的的墙;抗震;抗震设计时,不不应采用采用仅单向有向有墙的构造布置,宜使两个方向的构造布置,宜使两个方向侧向向刚度接近;剪力度接近;剪力墙墙肢截面宜肢截面宜简单、规那么。那么。2 2剪力剪力墙布置不宜太密,使构造具有适宜的布置不宜太密,使构造具有适宜的侧向向刚度;假度;假设侧向向刚度度 过大,不大,不仅加大自重,加大自重,还会使地震力增大。会使地震力增大。3 3剪力剪力墙宜自下到上延宜自下到上延续布置,防止布置,防止刚度突度突变。4 4剪力剪力墙长度度较大大时,可,可经过开开设洞口将洞口将长墙分成假分成假设干均匀的独干均匀的独立立墙段,段,墙段段长度不宜大于度不宜大于8m8m,墙段段总高度与高度与墙段段长度的比度的比值不宜小于不宜小于3 3。 5.1.2 5.1.2 剪力墙的布置原那么剪力墙的布置原那么( (参考参考 7.17.1条条5) 剪力剪力墙的混凝土的混凝土强度等度等级不不应低于低于C20,短肢,短肢墙筒体构造的筒体构造的 混凝土混凝土强度等度等级不不应低于低于C25。注:抗震设计时,剪力墙的底部应加强。无故柱或翼墙时剪力墙截注:抗震设计时,剪力墙的底部应加强。无故柱或翼墙时剪力墙截面厚度见面厚度见6.4.1条条6剪力墙截面厚度除满足其稳定性验算外,还应满足:剪力墙截面厚度除满足其稳定性验算外,还应满足: 一、二级抗震时:底部加强部位,不应小于一、二级抗震时:底部加强部位,不应小于200mm且不宜小于且不宜小于层高或无支长度的层高或无支长度的1/16;其他部位其他部位 ,不应小于,不应小于160mm且不宜小于层高且不宜小于层高或无支长度的或无支长度的1/20。三、四级抗震时:底部加强部位,不应小于三、四级抗震时:底部加强部位,不应小于160mm且不宜小于层高且不宜小于层高或无支长度的或无支长度的1/20;其他部位其他部位 ,不应小于,不应小于140mm且不宜小于层高或无且不宜小于层高或无支长度的支长度的1/25。7 7剪力剪力墙的的门窗洞口宜上下窗洞口宜上下对齐,成列布置。宜防止运用,成列布置。宜防止运用错洞洞墙和叠合和叠合错洞洞墙。8 8当剪力当剪力墙与平面外方向的梁与平面外方向的梁刚接接时,可加,可加强剪力剪力墙平面外的抗弯平面外的抗弯刚度和度和承承载力可在力可在墙内内设置扶壁柱、暗柱或与梁相置扶壁柱、暗柱或与梁相连的型的型钢等措施;或减小梁等措施;或减小梁端弯矩的措施如端弯矩的措施如设计为铰接或半接或半刚接接 7.1.67.1.6。9 9短肢剪力短肢剪力墙是指是指墙肢截面厚度不大于肢截面厚度不大于300mm300mm,各肢截面高度与厚度之比,各肢截面高度与厚度之比为5858的剪力的剪力墙,当,当墙肢截面高度与厚度之比不大于肢截面高度与厚度之比不大于4 4时,易按框架柱,易按框架柱进展截面展截面设计。高。高层构造不构造不应采用全部采用全部为短肢剪力短肢剪力墙的剪力的剪力墙构造。短肢剪力构造。短肢剪力墙构造构造的最大适用高度的最大适用高度应适当降低。适当降低。1010楼面梁不宜支承在剪力楼面梁不宜支承在剪力墙或中心筒的或中心筒的连梁上。梁上。11计算剪力墙的内力与位移时,可以思索纵、横墙的计算剪力墙的内力与位移时,可以思索纵、横墙的 共同任务。共同任务。 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。 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 12)在双十字形和井字形平面的建筑中,中心墙各墙段轴线错开间隔a不大于实体衔接墙厚度的8倍,并且不大于2.5m时,整体墙可以作为整体平面剪力墙思索,计算所得的内力应乘以增大系数1.2,等效刚度应乘以折减系数0.8。 13)当折线形剪力墙的各墙段总转角不大于15时,可按平面剪力墙 思索。 5.1.3 5.1.3 剪力墙的分类剪力墙的分类1 1、根据洞口的有无、大小、外形和位置等,剪力墙主要可划分为以下几类:、根据洞口的有无、大小、外形和位置等,剪力墙主要可划分为以下几类: 整截面墙整截面墙联肢墙联肢墙壁式框架壁式框架整体小开口墙整体小开口墙1 1整截面墙:整截面墙: 几何断定:1剪力墙无洞口;2有洞口,墙面洞口面积不大于墙面总面积的15%,且洞口间的净距及洞口至墙边的间隔均大于洞口长边尺寸。 受力特点:可视为上端自在、下端固定的竖向悬臂构件。 整截面墙整截面墙2 2整体小开口墙:整体小开口墙: 几何断定:几何断定:1洞口稍大一些,且洞口沿洞口稍大一些,且洞口沿竖向成列布置,向成列布置, 2洞口面洞口面积超越超越墙面面总面面积的的15%,但洞口,但洞口对 剪力剪力墙的受力影响仍的受力影响仍较小。小。受力特点:受力特点: 在程度荷在程度荷载下,由于洞口的存在,下,由于洞口的存在,墙肢中已出肢中已出现部分弯曲,其截面部分弯曲,其截面应力可以力可以为由由墙体的整体弯曲和体的整体弯曲和部分弯曲二者叠加部分弯曲二者叠加组成,截面成,截面变形仍接近于整截面形仍接近于整截面墙。 整体小开口墙整体小开口墙3 3联肢墙:联肢墙: 几何断定:几何断定: 沿沿竖向开有一列或多列向开有一列或多列较大的洞口,可以大的洞口,可以简化化为假假设干个干个单肢剪力肢剪力墙或或墙肢与一系列肢与一系列连梁梁结合起来合起来组成。成。 受力特点:受力特点: 连梁梁对墙肢有一定的肢有一定的约束作用,束作用,墙肢部分弯矩肢部分弯矩较大,大,整个截面正整个截面正应力已不再呈直力已不再呈直线分布。分布。 联肢剪力墙联肢剪力墙 4 4壁式框架:壁式框架: 几何断定:几何断定: 当剪力当剪力墙成列布置的洞口很大,且洞口成列布置的洞口很大,且洞口较宽,墙肢肢宽度相度相对较小,小,连梁的梁的刚度接近或大于度接近或大于墙肢的肢的刚度。度。受力特点:受力特点:与框架构造相与框架构造相类似。似。壁式框架壁式框架 5.1.4 剪力墙的等效刚度剪力墙的等效刚度一样程度荷载一样程度荷载一样侧向位移一样侧向位移剪力墙与竖向悬臂受弯构件具有一样的刚度剪力墙与竖向悬臂受弯构件具有一样的刚度采用竖向悬臂受弯构件的刚度作为剪力墙的等效刚度采用竖向悬臂受弯构件的刚度作为剪力墙的等效刚度它综合反映了剪力墙弯曲变形、剪切变形和轴向变形的影响。它综合反映了剪力墙弯曲变形、剪切变形和轴向变形的影响。剪力墙的等效刚度计算:剪力墙的等效刚度计算:思索:以顶点集中荷载为例,阐明思索剪切变形影响思索:以顶点集中荷载为例,阐明思索剪切变形影响 的剪力墙的等效刚度的求法。的剪力墙的等效刚度的求法。 5.1.5 5.1.5 剪力墙构造平面协同任务分析剪力墙构造平面协同任务分析在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下,各各片片剪剪力力墙墙接接受受的的压压力力可可近近似似按按各各肢肢剪剪力力墙墙负负荷荷面面积积分配;分配;在在程程度度荷荷载载作作用用下下,各各片片剪剪力力墙墙接接受受的的程程度度荷荷载载可可按按构构造造平平面面协协同同任任务务分分析。即研讨程度荷载在各榀剪力墙之间分配问题的一种简化分析方法。析。即研讨程度荷载在各榀剪力墙之间分配问题的一种简化分析方法。剪力墙构造平面图剪力墙构造平面图 1 1、根本假定、根本假定 1 1楼盖在本身平面内的刚度无限大,平面外刚度很小,可以忽略;楼盖在本身平面内的刚度无限大,平面外刚度很小,可以忽略; 2 2各片剪力墙在其平面内的刚度较大,忽略其平面外的刚度;各片剪力墙在其平面内的刚度较大,忽略其平面外的刚度; 3 3程度荷载作用点与构造刚度中心重合,构造不发生改动。程度荷载作用点与构造刚度中心重合,构造不发生改动。 A A、由假定、由假定1 1、3 3可知,楼板在其本身平面内不发生相对变形,只作可知,楼板在其本身平面内不发生相对变形,只作刚体平动,程度荷载按各片剪力墙的侧向刚度进展分配。刚体平动,程度荷载按各片剪力墙的侧向刚度进展分配。 B B、由假定、由假定2 2可知,各片剪力墙只接受其本身平面内的程度荷载,可将可知,各片剪力墙只接受其本身平面内的程度荷载,可将纵、横两个方向的剪力墙分开思索;同时,可思索纵、横向剪力墙的共同任纵、横两个方向的剪力墙分开思索;同时,可思索纵、横向剪力墙的共同任务,纵墙横墙的一部分可以作为横墙纵墙的有效翼墙。务,纵墙横墙的一部分可以作为横墙纵墙的有效翼墙。 实践上,当房屋的体型比较规那么,构造布置和质量分布根本对称时,实践上,当房屋的体型比较规那么,构造布置和质量分布根本对称时,为简化计算,通常不思索改动影响。为简化计算,通常不思索改动影响。2 2、剪力墙构造平面协同任务分析、剪力墙构造平面协同任务分析 将剪力墙分为两大类:第一类包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙;将剪力墙分为两大类:第一类包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙;第二类为壁式框架。第二类为壁式框架。第一类第一类+ +第二类第二类第一类第一类1 1第一类:包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙。第一类:包括整截面墙、整体小开口墙和联肢墙。 1 1将程度荷将程度荷载划分均布荷划分均布荷载、倒三角形分布荷、倒三角形分布荷载或或顶点集中荷点集中荷载,或,或这三种荷三种荷载的某种的某种组合;合; 2 2计算沿程度荷算沿程度荷载作用方向的作用方向的m m片剪力片剪力墙的的总等效等效刚度;度;3 3根据剪力根据剪力墙的等效的等效刚度,度,计算每一片剪力算每一片剪力墙所接受的程度荷所接受的程度荷载;4 4再根据每一片剪力再根据每一片剪力墙所接受的程度荷所接受的程度荷载方式,方式,进展各片剪力展各片剪力墙中中连梁和梁和墙肢的肢的内力和位移内力和位移计算。算。2 2第一类和第二类:包括整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。第一类和第二类:包括整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。 注:剪力注:剪力墙构造体系在程度荷构造体系在程度荷载作用下的作用下的计算算问题就就转变为单片剪力片剪力墙的的计算。算。 1 1将第一将第一类剪力剪力墙合并合并为总剪力剪力墙,将壁式框架合并,将壁式框架合并为总框架,按照框架框架,按照框架剪力剪力墙铰接体系分析方法,接体系分析方法,计算算总剪力剪力墙的内力和位移。的内力和位移。 5.2 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算 问题:整截面墙与竖向悬臂梁的主要区别?问题:整截面墙与竖向悬臂梁的主要区别?整截面墙应思索剪切变形整截面墙应思索剪切变形+弯曲变形弯曲变形+轴向变形;轴向变形;悬臂梁仅思索弯曲变形。悬臂梁仅思索弯曲变形。5.2.1 整体剪力墙的计算整体剪力墙的计算一、一、 墙体截面内力墙体截面内力 在程度荷载作用下,整截面墙可视为上端自在、下端固定的竖向悬臂梁,在程度荷载作用下,整截面墙可视为上端自在、下端固定的竖向悬臂梁,其恣意截面的弯矩和剪力可按照资料力学方法进展计算。其恣意截面的弯矩和剪力可按照资料力学方法进展计算。例:计算在程度均布荷载作用例:计算在程度均布荷载作用 下,下, 剪力墙底部弯矩和剪力。剪力墙底部弯矩和剪力。特点:截面正应力坚持直线分布;特点:截面正应力坚持直线分布; 墙体无反弯点。墙体无反弯点。整截面墙计算简图整截面墙计算简图二、二、 位移和等效刚度位移和等效刚度 由于剪力墙的截面高度较大,在计算位移时应思索剪切变形的影响。同时,由于剪力墙的截面高度较大,在计算位移时应思索剪切变形的影响。同时,当墙面开有很小的洞口时,尚应思索洞口对位移增大的影响。当墙面开有很小的洞口时,尚应思索洞口对位移增大的影响。1、在程度荷载作用下,整截面墙思索弯曲变形和剪切变形的顶点位移计算公式:、在程度荷载作用下,整截面墙思索弯曲变形和剪切变形的顶点位移计算公式:注:思索剪切变形的位移:注:思索剪切变形的位移:(5.3.1)例:在程度均布荷例:在程度均布荷载作用下,整截面作用下,整截面墙思索弯曲思索弯曲变形和剪切形和剪切变形的形的顶点位移及等效点位移及等效刚度:度:2、 由此,可得由此,可得3种荷载下的整截面墙等效刚度计算公式为种荷载下的整截面墙等效刚度计算公式为 3、引入等效刚度、引入等效刚度 EIeq ,可把剪切变形与弯曲变形综合成弯曲变形的表达方式,那,可把剪切变形与弯曲变形综合成弯曲变形的表达方式,那么式么式 可进一可进一 步写成以下方式步写成以下方式1小洞口整体墙的折算截面面积为:式中式中 墙截面毛面截面毛面积; 墙面洞口面面洞口面积; 墙面面总面面积。2 等效等效惯性矩性矩问题:如何思索洞口对截面面积及刚度的减弱影响?问题:如何思索洞口对截面面积及刚度的减弱影响?等效等效惯性矩取有洞口截面与无洞口截面的加性矩取有洞口截面与无洞口截面的加权平均平均值。5.2.2 5.2.2 整体小开口墙的计算整体小开口墙的计算 问题:整体小开口墙的内力如何计算?问题:整体小开口墙的内力如何计算? 在程度荷在程度荷载作用下,整体小开口作用下,整体小开口墙同整截面同整截面墙一一样,仍可按照,仍可按照资料力学中的有关公料力学中的有关公式式进展内力和位移的展内力和位移的计算,但其算,但其值要要进展一定的修正。展一定的修正。 一、一、 整体弯曲和部分弯曲分析整体弯曲和部分弯曲分析墙肢的弯矩肢的弯矩 墙肢截面上的正肢截面上的正应力可看作由两部力可看作由两部分分组成,一是剪力成,一是剪力墙作作为整体整体悬臂臂墙产生的正生的正应力,称力,称为整体弯曲整体弯曲应力;另一力;另一是是墙肢作肢作为独立独立悬臂臂墙产生的正生的正应力,力,称称为部分弯曲部分弯曲应力。力。 假假设整体弯曲整体弯曲应力的弯矩占力的弯矩占总弯矩弯矩 M p ( ) 的百的百分比分比为 k ,部分弯曲,部分弯曲应力的弯矩占力的弯矩占总弯矩弯矩 M p ( ) 的的百分比百分比为 (1k),那么可将,那么可将墙肢的弯矩写肢的弯矩写为如下方式:如下方式:二、二、 整体小开口墙内力和位移的适用计算整体小开口墙内力和位移的适用计算 1 1、内力、内力 先将整体小开口墙视为一个先将整体小开口墙视为一个上端自在、下端固定的竖向悬臂构件,上端自在、下端固定的竖向悬臂构件,计算出标高计算出标高z z处第处第 i i 楼层的总弯楼层的总弯矩矩MiMi和总剪力和总剪力ViVi,再计算各墙肢的内,再计算各墙肢的内力。力。 1 1墙肢的弯矩墙肢的弯矩3 3墙肢的轴力墙肢的轴力 由于部分弯曲并不在各墙肢中产生轴力,故各墙肢的轴力等于整体由于部分弯曲并不在各墙肢中产生轴力,故各墙肢的轴力等于整体弯曲在各墙肢中所产生正应力的合力,即弯曲在各墙肢中所产生正应力的合力,即2 2墙肢的剪力墙肢的剪力 4 4连梁内力连梁内力 2 2、位移和等效刚度、位移和等效刚度 5.3 联肢剪力肢剪力墙的的计算算 5.3.1 双肢剪力双肢剪力墙的的计算算 双肢双肢墙由由连梁将两梁将两墙肢肢结合在一同,且合在一同,且墙肢的肢的刚度普通比度普通比连梁的梁的刚度大度大较多,相当于柱梁多,相当于柱梁刚度比很大的一种框架,属于高次度比很大的一种框架,属于高次超静定构造,可采用超静定构造,可采用连梁延梁延续化的分析法。化的分析法。 问题:连梁延续化法的根本思绪?问题:连梁延续化法的根本思绪?双肢墙连梁延双肢墙连梁延续化分析法续化分析法 微分方程的求解微分方程的求解 求解二阶常系数非齐次线性微分方程 计算模型的算模型的简化化 根本假定 按力法求解超静定构造按力法求解超静定构造 两个未知力的超静定构造 微分方程的建立微分方程的建立 补充条件补充条件 求解内力求解内力 微分关系求解内力将连杆离散化将连杆离散化 ,均匀分布,均匀分布求解两个未知求解两个未知力的超静定构力的超静定构造造受力平衡方受力平衡方程求解内力程求解内力多余未知力多余未知力一、一、 根本假定根本假定1 1每一楼层处的连梁简化为沿该楼层均匀延续分布的连杆。每一楼层处的连梁简化为沿该楼层均匀延续分布的连杆。2 2忽略连梁轴向变形,两墙肢同一标高程度位移相等。转角和忽略连梁轴向变形,两墙肢同一标高程度位移相等。转角和曲率亦一样。曲率亦一样。3 3每层连梁的反弯点在梁的跨度中央。每层连梁的反弯点在梁的跨度中央。4 4沿竖向墙肢和连梁的刚度及层高均不变。当有变化时,可取沿竖向墙肢和连梁的刚度及层高均不变。当有变化时,可取几何平均值。几何平均值。二、二、 微分方程的建立微分方程的建立1 1、第一步:根据根本体系在、第一步:根据根本体系在连梁切口梁切口处的的变形延形延续条件,建立条件,建立微分方程:微分方程: 将延将延续化后的化后的连梁沿反弯点梁沿反弯点处切开,可得力法求解切开,可得力法求解时的根的根本体系。本体系。 切开后的截面上有剪力集度切开后的截面上有剪力集度(z ) (z ) 和和轴力集度力集度(z )(z ),取,取(z )(z )为多余未知力。多余未知力。 根据根据变形延形延续条件,切口条件,切口处沿未知力沿未知力(z ) (z ) 方向上的相方向上的相对位位移移应为零,建立微分方程。零,建立微分方程。1 1由于由于墙肢弯曲肢弯曲变形所形所产生的相生的相对位移:位移:当当墙肢肢发生剪切生剪切变形形时,只在,只在墙肢的上、下截面肢的上、下截面产生相生相对程度程度错动,此,此错动不会使不会使连梁切口梁切口处产生相生相对竖向位移,即由向位移,即由墙肢剪切肢剪切变形所形所产生的相生的相对位移位移为零。零。2 2墙肢肢轴向向变形所形所产生的相生的相对位移位移 根本体系在切口根本体系在切口处剪力作用下,自两剪力作用下,自两墙肢底至肢底至 z 截面截面处的的轴向向变形差形差为切口所切口所产生的相生的相对位移。位移。 计算算截面截面z z 截面截面处的的轴力在数量上等于力在数量上等于H Hz z高度范高度范围内切口内切口处的剪力之和:的剪力之和:3 3连梁弯曲和剪切变形所产生的相对位移连梁弯曲和剪切变形所产生的相对位移 由于由于连梁切口梁切口处剪力剪力(z ) 作用,作用,使使连梁梁产生弯曲和剪切生弯曲和剪切变形,在切口形,在切口处所所产生的相生的相对位移位移为连梁切口处的变形延续条件连梁切口处的变形延续条件2 2、第二步:引入补充条件,求、第二步:引入补充条件,求 (1)2)将将1、2式相加得式相加得3 3、第三步:微分方程的简化、第三步:微分方程的简化 双肢双肢墙的根本微分方程:的根本微分方程:D 为连梁的刚度为连梁的刚度S 为双肢墙中一个墙肢对为双肢墙中一个墙肢对组合截面形心轴的面积矩组合截面形心轴的面积矩反映洞口大小反映洞口大小1为连梁与梁与墙肢肢刚度比度比令:令: 为剪力剪力墙的整体的整体任任务系数系数整理后得:整理后得:4 4、第四步:引入约束弯矩表述的微分方程、第四步:引入约束弯矩表述的微分方程三、三、 微分方程的求解微分方程的求解1、二阶常系数非齐次线性微分方程求解、二阶常系数非齐次线性微分方程求解注:推注:推导一个例子一个例子2 2、根据边境条件、弯矩和曲率的关系计算、根据边境条件、弯矩和曲率的关系计算注:能否可以采用切口程度相注:能否可以采用切口程度相对位移位移为零,零,进展求解?展求解?四、四、 内力计算内力计算如将如将线约束弯矩束弯矩m1 () m1 () 、 m2 () m2 ()分分别施加在两施加在两墙肢上,那么肢上,那么刚结连杆可杆可变换成成铰结连杆此杆此处忽略了忽略了 () () 对墙肢肢轴力的影响。力的影响。铰结连杆只能保杆只能保证两两墙肢位移相等并肢位移相等并传送送轴力,即两力,即两墙肢独立任肢独立任务,可按独,可按独立立悬臂梁分析;其整体任臂梁分析;其整体任务经过约束弯矩思索。束弯矩思索。1 1、 连梁内力连梁内力 2 2、 墙肢内力墙肢内力 问题:连梁延续化法的根本思绪?问题:连梁延续化法的根本思绪?双肢墙连梁延双肢墙连梁延续化分析法续化分析法 微分方程的求解微分方程的求解 求解二阶常系数非齐次线性微分方程 计算模型的算模型的简化化 根本假定 按力法求解超静定构造按力法求解超静定构造 两个未知力的超静定构造 微分方程的建立微分方程的建立 补充条件 求解内力求解内力 微分关系求解内力五、五、 位移和等效刚度位移和等效刚度1 1、位移思索墙肢弯曲变形和剪切变形的影响、位移思索墙肢弯曲变形和剪切变形的影响2、等效刚度、等效刚度 六、双肢墙内力和位移分布特点:六、双肢墙内力和位移分布特点:双肢墙内力和位移分布具有下述特点双肢墙内力和位移分布具有下述特点 5.4 5.4 壁式框架的壁式框架的计算算 由于由于墙肢和肢和连梁的截面高度梁的截面高度较大,大,节点区也点区也较大,大,故故计算算时应将将节点点视为墙肢和肢和连梁的梁的刚域,按域,按带刚域的框架域的框架即壁式框架即壁式框架进展分析。展分析。 问题:壁式框架与框架构造的主要区别?问题:壁式框架与框架构造的主要区别?壁壁式式框框架架梁柱杆端均有刚域,从而使杆件的刚度增大;梁柱杆端均有刚域,从而使杆件的刚度增大;梁柱截面高度较大,需思索杆件剪切变形的影响。梁柱截面高度较大,需思索杆件剪切变形的影响。5.4.1 计算简图计算简图刚域的长度取值刚域的长度取值5.4.2 5.4.2 带刚域杆件的等效域杆件的等效刚度度 壁式框架与普通框架的区壁式框架与普通框架的区别: 1 1梁柱杆端均有梁柱杆端均有刚域,从而使杆件的域,从而使杆件的刚度增大;度增大; 2 2梁柱截面高度梁柱截面高度较大,需思索杆件剪切大,需思索杆件剪切变形的影响。形的影响。1、无、无刚域杆件且不思索剪切域杆件且不思索剪切变形的形的转动刚度度 转动刚度:当两端均度:当两端均产生生单位位转角角 = 1 时, 所需的杆端弯矩。所需的杆端弯矩。2、无、无刚域杆件但思索剪切域杆件但思索剪切变形的形的刚度度 转动刚度:当两端均度:当两端均产生生单位位转角角 = 1 时, 所需的杆端弯矩。所需的杆端弯矩。3、带刚域杆件且思索剪切域杆件且思索剪切变形的形的刚度度 转动刚度:度:带刚域杆件,当两端均域杆件,当两端均产生生单位位转角角 = 1 时所需的所需的 杆端弯矩。杆端弯矩。由构造力学可知,当由构造力学可知,当AB杆件两端杆件两端发生生转角角1+时,思索杆件剪切,思索杆件剪切变形后的杆端弯矩形后的杆端弯矩为 杆端的约束弯矩杆端的约束弯矩 4、带刚域杆件的等效刚度、带刚域杆件的等效刚度 为简化计算,可将带刚域杆件用一个具有一样长度为简化计算,可将带刚域杆件用一个具有一样长度 L的等截面受弯构件来替代,的等截面受弯构件来替代,使两者具有一样的转动刚度,即使两者具有一样的转动刚度,即5.4.3 内力和位移计算内力和位移计算 将带刚域杆件转换为具有等效刚度的等截面杆件后,可采用将带刚域杆件转换为具有等效刚度的等截面杆件后,可采用D值法进展壁式框值法进展壁式框架的内力和位移计算。架的内力和位移计算。 1、带刚域柱的侧移刚度、带刚域柱的侧移刚度D值值2、带刚域柱反弯点高度比的修正、带刚域柱反弯点高度比的修正 带刚域柱应思索柱下端刚域长度带刚域柱应思索柱下端刚域长度 ah ,其反弯点高度比应按下式确定:,其反弯点高度比应按下式确定:思索题:思索题:什么是杆件的转动刚度及抗侧刚度?二者如何转换不思索剪切变形及刚什么是杆件的转动刚度及抗侧刚度?二者如何转换不思索剪切变形及刚域的影响,试推导。域的影响,试推导。5.4.4 剪力墙分类的判别剪力墙分类的判别 一、一、 剪力墙的受力特点剪力墙的受力特点 由于各类剪力墙洞口大小、位置及数量的不同,在程度荷载作用下其受力特点也不同。由于各类剪力墙洞口大小、位置及数量的不同,在程度荷载作用下其受力特点也不同。这主要表现为两点:一是各墙肢截面上的正应力分布;二是沿墙肢高度方向上弯矩的变化这主要表现为两点:一是各墙肢截面上的正应力分布;二是沿墙肢高度方向上弯矩的变化规律。规律。 1整截面整截面墙好像好像竖向向悬臂构件,截面正臂构件,截面正应力呈直力呈直线分布,沿分布,沿墙的高度方向弯矩的高度方向弯矩图既既不不发生突生突变也不出也不出现反弯点,反弯点,变形曲形曲线以弯曲型以弯曲型为主。主。 2独立独立悬臂臂墙是指是指墙面洞口很大,面洞口很大,连梁梁刚度很小,度很小,墙肢的肢的刚度又相度又相对较大大时,即,即 值很小很小 1 的剪力的剪力墙。每个。每个墙肢相当于一个肢相当于一个 悬臂臂墙,墙肢肢轴力力为零,各零,各墙肢本身截肢本身截面上的正面上的正应力呈直力呈直线分布。弯矩分布。弯矩图既不既不发生突生突变也无反弯点,也无反弯点,变形曲形曲线以弯曲型以弯曲型为主。主。 3整体小开口整体小开口墙的洞口的洞口较小,小,值很大,很大,墙的整体性很好。程度荷的整体性很好。程度荷载产生的弯矩主生的弯矩主要由要由墙肢的肢的轴力力负担,担,墙肢弯矩肢弯矩较小,弯矩小,弯矩图有突有突变,但根本上无反弯点,截面正,但根本上无反弯点,截面正应力接力接近于直近于直线分布,分布,变形曲形曲线仍以弯曲型仍以弯曲型为主,如主,如图 所示所示 。 4双肢双肢墙联肢肢墙介于整体小开口介于整体小开口墙和独立和独立悬臂臂墙之之间,连梁梁对墙肢有一定的肢有一定的约束作用,束作用,仅在一些楼在一些楼层,墙肢部分弯矩肢部分弯矩较大,整个截面正大,整个截面正应力已不再呈直力已不再呈直线分布,分布,变形曲形曲线为弯曲型,如弯曲型,如图 所示所示 。 5壁式框架是指洞口较宽,连梁与墙肢的截面弯曲刚度接近,墙肢中弯矩与框架柱壁式框架是指洞口较宽,连梁与墙肢的截面弯曲刚度接近,墙肢中弯矩与框架柱类似,其弯矩图不仅在楼层处有突变,而且在大多数楼层中都出现反弯点,变形曲线呈整类似,其弯矩图不仅在楼层处有突变,而且在大多数楼层中都出现反弯点,变形曲线呈整体剪切型。体剪切型。 注:由于连梁对墙肢的约束作用,使墙肢弯矩产生突变,突变值的大小主要取决于连梁与注:由于连梁对墙肢的约束作用,使墙肢弯矩产生突变,突变值的大小主要取决于连梁与墙肢的相墙肢的相 对刚度比。对刚度比。二、二、 剪力剪力墙分分类的判的判别 一个是各一个是各墙肢肢间的整体性,由剪力的整体性,由剪力墙的整体任的整体任务系数系数来反映;来反映; 一个是沿一个是沿墙肢高度方向能否会出肢高度方向能否会出现反弯点,出反弯点,出现反弯点的反弯点的层数越多,其受数越多,其受力性能越接近于壁式框架。力性能越接近于壁式框架。1、剪力、剪力墙的整体性的整体性 值的大小反映了的大小反映了连梁梁对墙肢肢约束作用的程度,束作用的程度,对剪力剪力墙的受力特点影响的受力特点影响很大,因此可利用很大,因此可利用 值作作为剪力剪力墙分分类的判的判别准那么之一。准那么之一。注:四个参数的物理意义:注:四个参数的物理意义: D 为连梁的刚度为连梁的刚度S 为双肢墙中一个墙为双肢墙中一个墙肢对肢对组合截面形心轴的面组合截面形心轴的面积矩积矩反映洞口大小反映洞口大小1为连梁与梁与墙肢肢刚度比度比 为剪力墙的整体任务系数 注:注:值越大,越大,阐明明连梁的相梁的相对刚度越大,度越大,墙肢肢刚度相度相对较小,小,连梁梁对墙肢的肢的约束作束作用也用也较大,大,墙的整体任的整体任务性能好,接近于整截面性能好,接近于整截面墙或整体小开口或整体小开口墙。 反映了连梁与墙肢刚度比的影响,即洞口大小的影响;反映了连梁与墙肢刚度比的影响,即洞口大小的影响;反映了洞口宽窄的影响,即洞口外形的影响。反映了洞口宽窄的影响,即洞口外形的影响。 将将D及及12代人代人2得得2、墙肢惯性矩比、墙肢惯性矩比 I n / I 1壁式框架与整截面壁式框架与整截面墙或整体小开口或整体小开口墙都有很大的都有很大的 值,但二者受力特,但二者受力特点完全不同。所以,除根据点完全不同。所以,除根据 值进展剪力展剪力墙分分类判判别外,外,还应判判别沿高度方沿高度方向向墙肢弯矩肢弯矩图能否会出能否会出现反弯点。反弯点。 2I n / I 值反映了剪力反映了剪力墙截面减弱的程度。截面减弱的程度。 I n / I 值大,大,阐明截面减弱明截面减弱较多,洞口多,洞口较宽,墙肢相肢相对较弱。弱。 因此,当因此,当 I n / I 增大到某一增大到某一值时,墙肢表肢表现出框架柱的受力特点,即沿高度方向出出框架柱的受力特点,即沿高度方向出现反弯点。反弯点。 因此,因此, 通常将通常将 I n / I 值作作为剪力剪力墙分分类的第二个判的第二个判别准那么。准那么。 注:判注:判别墙肢出肢出现反弯点反弯点时 I n / I 的界限的界限值用用 表示,表示, 值与与 和和层数数 n 有关,可按表有关,可按表 查得。得。 系数系数 和和 见P.171表表6.1和表和表6.2。分类界限分类界限5.5 5.5 剪力墙设计剪力墙设计 1.5xxx根本假定:根本假定:1截面截面变形符合平面假定;形符合平面假定;2不思索受拉混凝土作用:不思索受拉混凝土作用:3受受压区混凝土的区混凝土的应力力图用等效矩形用等效矩形应力力图交交换,应力到达力到达1fc4墙肢端部的肢端部的纵向受拉、受向受拉、受压钢筋屈服;筋屈服;5从受从受压区区边缘算起算起1.5x范范围以外的受拉以外的受拉竖向分布向分布钢筋中和筋中和轴全屈服,中和全屈服,中和轴以上的以上的竖向分布向分布钢筋不参与受力筋不参与受力计算。算。一、一、 剪力墙截面设计剪力墙截面设计 1. 当当 时时:2. 当当 时时:一偏心受压正截面承载力计算一偏心受压正截面承载力计算1. 矩形、矩形、T形、工形截面偏心受压正截面承载力计算形、工形截面偏心受压正截面承载力计算(1) 无地震作用组合时:无地震作用组合时:3. 当当 时大偏心受压时大偏心受压:4. 当当 时小偏心受压时小偏心受压:(2) 有地震作用组合时:有地震作用组合时: 二偏心受拉正截面承载力计算二偏心受拉正截面承载力计算 对于矩形截面偏心受拉剪力墙,不论大、小偏拉,对于矩形截面偏心受拉剪力墙,不论大、小偏拉,其正截面承载力可以下近似公式验算:其正截面承载力可以下近似公式验算: 无地震作用组合无地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合 和和 可按以下公式计算:可按以下公式计算:钢筋接受的拉力钢筋接受的拉力 钢筋对钢筋对 之矩之矩 式中各符号的含义与偏心受压计算公式中一样。式中各符号的含义与偏心受压计算公式中一样。三偏心受压斜截面受剪承载力计算三偏心受压斜截面受剪承载力计算 1. 剪力设计值取值剪力设计值取值 剪力墙的剪力设计值剪力墙的剪力设计值 应按以下规定计算:应按以下规定计算:式中式中 V 思索地震作用思索地震作用组合的剪力合的剪力墙墙肢底部加肢底部加强部位截面的剪部位截面的剪 力力设计值; 思索地震作用思索地震作用组合的剪力合的剪力墙墙肢底部加肢底部加强部位截面的剪力部位截面的剪力 计算算值; 思索承思索承载力抗震力抗震调整系数整系数 后的剪力后的剪力墙墙肢正截面抗弯肢正截面抗弯承承载力,力,应按按实践配筋面践配筋面积、资料料强度度规范范值和和轴向力向力设计值确定,有确定,有翼翼墙时应思索思索墙两两侧各一倍翼各一倍翼墙厚度范厚度范围内的内的纵向向钢筋;筋; 剪力增大系数,一剪力增大系数,一级为1.6,二,二级为1.4,三,三级为1.2。 有地震作用组合时,剪力墙底部加强部位墙肢截面的剪力设计值,有地震作用组合时,剪力墙底部加强部位墙肢截面的剪力设计值,一、二、三级抗震等级时应按下式调整:一、二、三级抗震等级时应按下式调整:9度时髦应符合度时髦应符合2. 剪力墙截面尺寸限制条件剪力墙截面尺寸限制条件剪力墙的截面应符合以下要求:剪力墙的截面应符合以下要求:无地震作用组合无地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合剪跨比剪跨比 时时剪跨比剪跨比 时时式中式中 剪力剪力墙的剪力的剪力设计值; 矩形截面的矩形截面的宽度或工形截面、度或工形截面、T形截面的腹板形截面的腹板宽度;度; 剪力剪力墙截面有效高度;截面有效高度; 混凝土混凝土强度影响系数,当混凝土度影响系数,当混凝土强度等度等级不大于不大于C50时取取 1.0;当;当为C80时取取0.8;C50C80时可按可按线性内插取用。性内插取用。3. 斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算偏心受压剪力墙其斜截面受剪承载力应按以下公式验偏心受压剪力墙其斜截面受剪承载力应按以下公式验算:算:无地震作用组合无地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合式中式中 剪力剪力墙的的轴向向压力力设计值,当,当 大于大于 时, 取取 等于等于 ; 剪力剪力墙计算截面算截面处的的调整整组合剪力合剪力设计值; 剪力剪力墙截面面截面面积; T形或工形截面剪力形或工形截面剪力墙腹板的面腹板的面积,矩形截面,矩形截面时取取 等于等于 ; 计算截面算截面处的剪跨比,的剪跨比, , 小于小于1.5时取取1.5, 大于大于2.2时 取取2.2。当。当计算截面与算截面与墙底之底之间的的间隔小于隔小于 时, 应 按距底按距底 处的弯矩的弯矩值与剪力与剪力值计算;算; 剪力剪力墙程度分布程度分布钢筋筋间距;距; 剪力剪力墙程度分布程度分布钢筋截面面筋截面面积; 剪力剪力墙程度分布程度分布钢筋抗拉筋抗拉强度度设计值; 取取0.85。四四 偏心受拉斜截面受剪承载力计算偏心受拉斜截面受剪承载力计算偏心受压剪力墙,其斜截面受剪承载力应按以下公式验偏心受压剪力墙,其斜截面受剪承载力应按以下公式验算:算:无地震作用组合无地震作用组合当公式右边计算值小于当公式右边计算值小于 时,取等于时,取等于 。有地震作用组合有地震作用组合当公式右边计算值小于当公式右边计算值小于 时,取等于时,取等于五五 一级抗震等级剪力墙程度施工缝处的受剪承载力验算一级抗震等级剪力墙程度施工缝处的受剪承载力验算一级抗震等级剪力墙程度施工缝处竖向钢筋的截面面积应符合以下一级抗震等级剪力墙程度施工缝处竖向钢筋的截面面积应符合以下要求:要求:当当 N 为轴向压力时为轴向压力时当当 N 为轴向拉力时为轴向拉力时 程度施工程度施工缝处的剪力的剪力设计值; 程度施工程度施工缝处思索地震思索地震组合的合的轴向力向力设计值; 剪力剪力墙程度施工程度施工缝处全部全部竖向向钢筋的截面面筋的截面面积包括腹板包括腹板 内的内的竖向分布向分布钢筋,附加筋,附加竖向插筋以及端部暗向插筋以及端部暗柱和翼柱内柱和翼柱内 竖向向钢筋的截面面筋的截面面积。六平面外轴心受压承载力验算六平面外轴心受压承载力验算 取全部取全部竖向向钢筋的截面面筋的截面面积; 稳定系数,在确定定系数,在确定稳定系数定系数 时平面外平面外计算算长度可按度可按层高高 取;取; 取取计算截面最大算截面最大轴压力力设计值。式中式中二、连梁截面设计二、连梁截面设计一正截面承载力计算一正截面承载力计算 连梁常采用对称配筋,正截面承载力按双筋截面梁思索。连梁常采用对称配筋,正截面承载力按双筋截面梁思索。可近似按下式计算:可近似按下式计算:式中式中 连梁弯矩梁弯矩设计值; 连梁截面有效高度。梁截面有效高度。 当联肢剪力墙中某几层连梁的弯矩设计值超越其最大受弯承载力时,可降低这些部位的连梁弯矩设计值,并将其他部位的连梁弯矩设计值相应提高,以满足平衡条件。 经调整的连梁弯矩设计值,可均取为最大弯矩连梁调整前弯矩设计值的80。二斜截面受剪承载力设计二斜截面受剪承载力设计 联肢剪力墙连梁的弯矩设计值联肢剪力墙连梁的弯矩设计值1. 剪力设计值取值剪力设计值取值连梁的剪力设计值应按以下规定计算:连梁的剪力设计值应按以下规定计算:1无地震作用组合,取思索程度荷载组合的剪力设计无地震作用组合,取思索程度荷载组合的剪力设计值;值;2有地震作用组合的一、二、三级抗震等级时有地震作用组合的一、二、三级抗震等级时9度时髦应符合度时髦应符合式中式中 分分别为连梁左、右端按梁左、右端按实配配钢筋筋计算的正截面抗算的正截面抗 震受弯承震受弯承载力所力所对应的弯矩的弯矩值; 分分别为连梁左、右端思索地震作用梁左、右端思索地震作用组合的弯矩合的弯矩设 计值; 思索地震作用思索地震作用组合的合的竖向荷向荷载作用下,按作用下,按简支梁支梁 计算的剪力;算的剪力; 连梁的梁的净垮; 连梁剪力增大系数,一梁剪力增大系数,一级取取1.3,二,二级取取1.2,三,三级 去去1.1。2. 截面尺寸限制条件截面尺寸限制条件剪力墙连梁的截面尺寸应符合以下要求:剪力墙连梁的截面尺寸应符合以下要求:无地震作用组合无地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合跨高比大于跨高比大于2.5时时 跨高比不大于跨高比不大于2.5时时 3. 斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算1无地震作用组合无地震作用组合2有地震作用组合有地震作用组合跨高比大于跨高比大于2.5时时 跨高比不大于跨高比不大于2.5时时 5.6 5.6 构造要求构造要求 5.6.1 剪力墙边缘构件剪力墙边缘构件 作用:提高墙肢端部砼极限压应变、改善剪力墙延性。作用:提高墙肢端部砼极限压应变、改善剪力墙延性。分类:约束边缘构件与构造边缘构件分类:约束边缘构件与构造边缘构件一约束边缘构件一约束边缘构件1、需设约束边缘构件的剪力墙:、需设约束边缘构件的剪力墙:一、二、三级剪力墙底截面的轴压比超越一、二、三级剪力墙底截面的轴压比超越0.19度一级、度一级、0.27、8度一度一级或级或0.3二、三级的剪力墙,部分框支剪力墙构造的剪力墙,应在二、三级的剪力墙,部分框支剪力墙构造的剪力墙,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。剪力墙的约束边缘构件剪力墙的约束边缘构件(a)暗柱;暗柱; (b)有翼柱;有翼柱; (c)有端柱;有端柱; (d)转角柱转角柱L形墙形墙 式中式中 约束束边缘构件配筋特征构件配筋特征值; 混凝土混凝土轴心抗心抗压强度度设计值; 箍筋或箍筋或边筋的抗拉筋的抗拉强度度设计值,超越,超越360MPa时,应按按 360MPa计算。算。2剪力墙约束边缘构件的设计应符合以下要求:剪力墙约束边缘构件的设计应符合以下要求: 1约束边缘构件沿墙肢方向的长度约束边缘构件沿墙肢方向的长度 和箍筋配箍特征值和箍筋配箍特征值 符合下表的要符合下表的要求,且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应小于求,且一、二级抗震设计时箍筋直径均不应小于8mm、箍筋间距分别不应、箍筋间距分别不应小于小于100mm和和150mm。箍筋的配筋范围如图中的阴影面积所式,其体积配。箍筋的配筋范围如图中的阴影面积所式,其体积配箍率箍率 应按下式计算:应按下式计算:3.约束束边缘构件构件纵向向钢筋的配筋范筋的配筋范围 不不应小于小于图阴影面阴影面积,其,其纵向向钢筋最小截面面筋最小截面面积,一、二,一、二级抗震抗震设计时分分别不不应小于小于图中阴影面中阴影面积的的1.2和和1.0并分并分别不不应小于小于616和和614。 约束边缘构件范围约束边缘构件范围 及其配箍率特征值及其配箍率特征值项目项目一级(一级(9度)度)一级(一级(7、8度)度)二级二级0.200.200.20 (暗柱)(暗柱) 0.25 0.20 0.20 (翼墙或端柱)(翼墙或端柱) 0.20 0.15 0.15注:注:1 为约束边缘构件的配筋特征值,为约束边缘构件的配筋特征值, 为剪力墙墙肢长度;为剪力墙墙肢长度; 2 为约束边缘构件沿墙肢方向的长度,不应小于表中数值、为约束边缘构件沿墙肢方向的长度,不应小于表中数值、 和和 450mm三者的较大值,有翼墙或端柱时髦不应小于翼墙厚度或端柱三者的较大值,有翼墙或端柱时髦不应小于翼墙厚度或端柱 沿墙肢方向截面高度加沿墙肢方向截面高度加300mm; 3 翼墙长度小于其厚度翼墙长度小于其厚度3倍或端柱截面边长小于墙厚的倍或端柱截面边长小于墙厚的2倍时,视为无倍时,视为无 翼墙或无故柱。翼墙或无故柱。二构造边缘构件二构造边缘构件 剪力墙构造边缘构件的设计宜符合以下要求:剪力墙构造边缘构件的设计宜符合以下要求: 1. 构造边缘构件的范围和计算纵向钢筋用量的截面面构造边缘构件的范围和计算纵向钢筋用量的截面面积积 宜取图中的阴影部分;宜取图中的阴影部分; 2. 构造边缘构件的纵向钢筋应满足受弯承载力要求;构造边缘构件的纵向钢筋应满足受弯承载力要求; 3. 抗震设计时,构造边缘构件的最小配筋应符合下表抗震设计时,构造边缘构件的最小配筋应符合下表的规的规定,箍筋的无支长度不应小于定,箍筋的无支长度不应小于300mm,拉筋的程度间距不,拉筋的程度间距不应于应于纵向钢筋间距的纵向钢筋间距的2倍。当剪力墙端部为端柱时,端柱中纵向倍。当剪力墙端部为端柱时,端柱中纵向钢筋钢筋及箍筋宜按框架柱的构造要求配置;及箍筋宜按框架柱的构造要求配置; 4. 抗震设计时,对于复杂高层建筑构造、混合构造、抗震设计时,对于复杂高层建筑构造、混合构造、框架框架剪力墙构造、筒体构造以及剪力墙构造、筒体构造以及 B 级高度的剪力墙构造中的级高度的剪力墙构造中的剪墙剪墙筒体,其构造边缘构件的最小配筋应符合以下要求:筒体,其构造边缘构件的最小配筋应符合以下要求: 1纵向钢筋最小配筋应将下表中的纵向钢筋最小配筋应将下表中的0.008 、0.006 和和 0.004 分别代之以分别代之以0.010 、0.008 和和0.005 ; 2箍筋的配筋范围宜取图箍筋的配筋范围宜取图26中阴影部分,其配筋特征值中阴影部分,其配筋特征值 不宜小于不宜小于0.1。 图图26 剪力墙的构造边缘构件剪力墙的构造边缘构件 (a)暗柱;暗柱; (b)翼柱;翼柱; (c)端柱端柱 5. 非非抗抗震震设设计计时时,剪剪力力墙墙端端部部应应按按构构造造配配置置不不小小于于4根根12mm的的纵纵向向钢钢筋筋,沿沿纵纵向向钢钢筋筋应应配配置置不不少少于于直直径径为为6mm、间间距距为为250mm的的拉拉筋筋。剪力墙构造边缘构件的配筋要求剪力墙构造边缘构件的配筋要求底部加强部位底部加强部位其他部位其他部位抗震等级抗震等级纵向钢筋纵向钢筋最小量最小量(取较大(取较大值)值)箍筋箍筋纵向钢筋纵向钢筋最小量最小量(取较大(取较大值)值)箍筋箍筋最小直径最小直径(mm)最大间距最大间距(mm)最小直径最小直径(mm)最大间距最大间距(mm)一级一级 0.008 6 148150二级二级 0.006 6 128200三级三级 0.005 4 126150 0.004 4 128200四级四级 0.005 4 126200 0.004 4 128250注:注:1 符号符号 表示钢筋直径;表示钢筋直径; 2 对转角墙的暗柱,表中拉筋宜采用箍筋。对转角墙的暗柱,表中拉筋宜采用箍筋。5.6.2 轴压比限比限值轴压比是影响比是影响墙肢抗震性能的主要要素之一,肢抗震性能的主要要素之一,轴压比大于一定比大于一定值后,后,延性很小或没有延性延性很小或没有延性重力荷重力荷载代表代表值作用下,一、二、三作用下,一、二、三级剪力剪力墙墙肢的肢的轴压比比轴压比轴压比一级(一级(9度度)一级(一级(6、7、8度)度)二、三级二、三级轴压比限值轴压比限值0.40.50.65.6.3 剪力墙分布钢筋剪力墙分布钢筋 1. 剪力墙分布钢筋的配置应符合以下要求:剪力墙分布钢筋的配置应符合以下要求: 1普通剪力墙竖向和程度分布筋的配筋率,一、二、普通剪力墙竖向和程度分布筋的配筋率,一、二、三三级抗震设计时均不应小于级抗震设计时均不应小于0.25%,四级抗震设计和非抗震设,四级抗震设计和非抗震设计时计时均不应小于均不应小于0.20%; 2普通剪力墙竖向和程度分布钢筋间距均不应大于普通剪力墙竖向和程度分布钢筋间距均不应大于300mm;分布钢筋直径不应小于;分布钢筋直径不应小于8mm。 2. 剪力墙竖向、程度分布钢筋的直径不宜大于墙肢截剪力墙竖向、程度分布钢筋的直径不宜大于墙肢截面厚度面厚度的的1/10。 3. 房屋顶层剪力墙以及长矩形平面房屋的楼梯间和电房屋顶层剪力墙以及长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪梯间剪力墙、端开间的纵向剪力墙、端山墙的程度和竖向分布钢力墙、端开间的纵向剪力墙、端山墙的程度和竖向分布钢筋的最筋的最小配筋率不应小于小配筋率不应小于0.25%,钢筋间距不应大于,钢筋间距不应大于200mm。5.6.4开洞处置开洞处置 剪力墙墙面开洞和连梁开洞时,应符合以下要求:剪力墙墙面开洞和连梁开洞时,应符合以下要求: 1. 当剪力墙墙面开有非延续小洞口其各边长度小于当剪力墙墙面开有非延续小洞口其各边长度小于800mm,且在,且在整体计算中不思索其影响时,应将洞口处被截断的分布筋量分别集中配置整体计算中不思索其影响时,应将洞口处被截断的分布筋量分别集中配置在洞口上、下和左、右两边图在洞口上、下和左、右两边图29a,且钢筋直径不应小于,且钢筋直径不应小于12mm; 2. 穿过连梁的管道宜预埋套管,洞口上、下的有效高度不宜小于梁高穿过连梁的管道宜预埋套管,洞口上、下的有效高度不宜小于梁高 的的1/3,且不宜小于,且不宜小于200mm,洞口处宜配置补强钢筋,被洞口减弱的截面应,洞口处宜配置补强钢筋,被洞口减弱的截面应进展承载力验算图进展承载力验算图29b。 图图29 洞口补强配筋表示图洞口补强配筋表示图注:非抗震设计时,图中锚固长度取注:非抗震设计时,图中锚固长度取 。 (a)剪力墙洞口补强;剪力墙洞口补强; (b)连梁洞口补强连梁洞口补强5.6.5短肢剪力墙构造短肢剪力墙构造 1. 高层建筑构造不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙构造。高层建筑构造不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙构造。短肢剪短肢剪力墙教多时,应布置筒体或普通剪力墙,构成短肢剪力墙与力墙教多时,应布置筒体或普通剪力墙,构成短肢剪力墙与筒体筒体或普通剪力墙共同抵抗程度力的剪力墙构造,并应符合以下或普通剪力墙共同抵抗程度力的剪力墙构造,并应符合以下规定:规定: 1其最大适用高度应比普通剪力墙构造的规定值适当降低,其最大适用高度应比普通剪力墙构造的规定值适当降低,且且7度度和和8度抗震设计时分别不应大于度抗震设计时分别不应大于100m和和60m; 2抗震设计时,筒体和普通剪力墙接受的第一振型底部地抗震设计时,筒体和普通剪力墙接受的第一振型底部地震倾覆震倾覆力矩不宜小于构造总底部地震倾覆力矩的力矩不宜小于构造总底部地震倾覆力矩的50%; 3抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比普通剪力墙的抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比普通剪力墙的抗震等抗震等级提高一级采用;级提高一级采用; 4抗震设计时,各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下抗震设计时,各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一、二、三时分别不宜大于轴力设计值的轴压比,抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和和0.7;对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其轴压比限值相;对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其轴压比限值相应降低应降低0.1; 5抗震设计时,除底部加强部位应调整剪力设计值外,其他各抗震设计时,除底部加强部位应调整剪力设计值外,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一、二级抗震等级应分别乘以增大系数层短肢剪力墙的剪力设计值,一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和和1.2; 6抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于部加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于,其他部位不宜小于1.0%; 7短肢剪力墙截面厚度不应小于短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm; 87度和度和8度抗震设计时,短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢度抗震设计时,短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。 2. B级高度高层建筑和级高度高层建筑和9度抗震设计的度抗震设计的A级高度高层建筑,不宜采级高度高层建筑,不宜采器具有教多短肢剪力墙的剪力墙构造。器具有教多短肢剪力墙的剪力墙构造。
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