钢筋混凝土剪力墙设计.ppt

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1、钢筋混凝土剪力墙设计钢筋混凝土剪力墙设计第七章第七章1 u双肢墙内力计算双肢墙内力计算u概念设计概念设计u墙肢大偏压计算墙肢大偏压计算u墙肢小偏压计算墙肢小偏压计算u墙肢偏拉计算墙肢偏拉计算u墙肢斜截面计算墙肢斜截面计算u连梁设计与构造连梁设计与构造本章重点本章重点 7.17.1剪力墙分类及受力特点剪力墙分类及受力特点 整体墙整体墙16% 洞口系数洞口系数洞口面积洞口面积/墙面净面积墙面净面积100%整体悬臂墙整体悬臂墙弯曲型变形弯曲型变形 孔洞间、孔洞至墙边净孔洞间、孔洞至墙边净距大于洞口长边距大于洞口长边3 小开口小开口整体墙整体墙16%30% 小开口整体墙计算法小开口整体墙计算法基本呈弯

2、曲型变形基本呈弯曲型变形4 等效截面积：等效截面积：AAq00025. 11AAdniiniiiqhhJJ11墙截面毛面积墙截面毛面积0：洞口削弱系数Ad ：洞口立面总面积A0 ：立面总墙面积 等效惯性矩等效惯性矩Jq ：hnhi5 联肢墙联肢墙30%50% 连续化计算法连续化计算法向剪切型变形过渡向剪切型变形过渡6 壁式框架壁式框架 50% 接近剪切型变形接近剪切型变形7 7.2双肢墙内力计算双肢墙内力计算 基本假定基本假定 ：平面结构假定平面结构假定忽略连梁的轴向变形，墙肢发生的转角处忽略连梁的轴向变形，墙肢发生的转角处处相等处相等 各墙肢、连梁截面及层高等沿全高相同各墙肢、连梁截面及层高

3、等沿全高相同8 连梁的反弯点在连梁的中央；连梁的反弯点在连梁的中央；刚性楼板假定刚性楼板假定 基本思路基本思路 ： qA1J1A2J2hbhH2a02c q2a02c连梁设为均布的连续连杆连梁设为均布的连续连杆9建立基本体系建立基本体系 （力法）（力法） qa0ca0c(x)(x)建立变形协调方程建立变形协调方程求解求解(x)求解连梁剪力求解连梁剪力求解墙肢、连梁内力求解墙肢、连梁内力10 基本方程基本方程 ：求切开处沿求切开处沿(x)方向变形方向变形1(x) :由由墙肢弯曲墙肢弯曲变形产生的相对位移变形产生的相对位移1m2mm1m2m1(x) c12cc2(x)(x)1(x) 2c m（x）

4、m : :顺时针为正顺时针为正1(x)与与(x)反向反向c1c2c112(x) :由由墙肢轴向墙肢轴向变形产生的相对位移变形产生的相对位移 q(x)dxNN2(x) 由隔离体平衡由隔离体平衡: :dxNxxx0)()(dxEANdxEANHxxHxxx2)(1)()(2dxdxAAEHxxxx 0)(21)(2)11(1123(x) :由由连梁弯曲、剪切连梁弯曲、剪切变形产生的相对位移变形产生的相对位移3(x) GAhaEJhabxbxvmx)(3)(33)(3232)31 (3223)()(3GaAEJEJhabbbxx q(x) dxdx(x) dx由悬臂梁变形公式由悬臂梁变形公式: :1

5、31(x) 2(x) 3(x)0032)11(1203)(0)(21 bxHxxxmEJhadxdxAAEc14引入补充条件引入补充条件 zH1c2c1( )Mz2()Mzz（ ）z（ ）Pz（ ）z（ ）22221221MdzydEIMdzydEImm)()()(11zMdzzczMMHzp)()(22zMdzzcMHzdzzczMdzydIIEHzpM)(2)()(2221对上式微分一次对上式微分一次 )(2)()(2221zczVdzdIIEpM0020)(1)1 ()(VVHzVHzqzVP倒三角分布荷载倒三角分布荷载均布荷载均布荷载顶部集中荷载顶部集中荷载1(x) 2(x) 3(x)

6、0032)11(1203)(0)(21 bxHxxxmEJhadxdxAAEc对对 x两次求导两次求导320acJDbDJJhH)(621221DcshH26221221212AAAcAS连梁刚度系数连梁刚度系数D：连梁、墙肢刚度比连梁、墙肢刚度比21 ：整体系数整体系数2 ：16)(2)()(2212222zVcHzHdzzdP引入约束弯矩表述的微分方程引入约束弯矩表述的微分方程1m z（ ）zH1a2az（ ）z（ ）Pz（ ）z（ ）2m z（ ）)(2)()()(21zczmzmzm 0221022120221)(22)()1 (1VHHxVHHxVHmHmxx倒三角分布荷载倒三角分布

7、荷载均布荷载均布荷载顶部集中荷载顶部集中荷载 m(x) ：连梁对墙肢的约束弯矩 双肢墙双肢墙基本方程基本方程设设x / H2210)()(Vmxx18 2222)(2)()1 (1倒三角分布荷载倒三角分布荷载均布荷载均布荷载顶部集中荷载顶部集中荷载0 墙顶弯矩为墙顶弯矩为0)()(、f1 墙底弯曲转角为墙底弯曲转角为0(x)19 双肢墙内力计算双肢墙内力计算 ：)(2210)(Vm)()(、fhmmjj)( 连杆约束弯矩连杆约束弯矩（连梁中心坐标处）（连梁中心坐标处）连梁约束弯矩连梁约束弯矩chmcmVjjbj22)(连梁剪力连梁剪力连梁端部弯矩连梁端部弯矩0aVMbjbj)()(2xxcm2

8、0()V1j a0M1jV(1)N(1)M(1)V(2)M(2)N(2)21njjbjjVN墙肢轴力墙肢轴力)()(21222111njjjPjjnjjjPjjmMJJJMmMJJJM墙肢弯矩墙肢弯矩 水平荷载在水平荷载在j层层截面处的倾覆力矩截面处的倾覆力矩22PjjPjjVJJJVVJJJV02002020011211墙肢剪力墙肢剪力VPj : 水平荷载在水平荷载在j层截面处总剪力层截面处总剪力J0i : 考虑剪切变形影响后的墙肢折算惯性矩考虑剪切变形影响后的墙肢折算惯性矩23 7.17.1剪力墙分类及受力特点剪力墙分类及受力特点 整体墙整体墙16% 洞口系数洞口系数洞口面积洞口面积/墙面

9、净面积墙面净面积100%整体悬臂墙整体悬臂墙弯曲型变形弯曲型变形 孔洞间、孔洞至墙边净距大孔洞间、孔洞至墙边净距大于洞口长边于洞口长边24 小开口小开口整体墙整体墙16%30% 小开口整体墙计算法小开口整体墙计算法基本呈弯曲型变形基本呈弯曲型变形25 等效截面积：等效截面积：AAq00025. 11AAdniiniiiqhhJJ11墙截面毛面积墙截面毛面积0：洞口削弱系数Ad ：洞口立面总面积A0 ：立面总墙面积 等效惯性矩等效惯性矩Jq ：hnhi26 联肢墙联肢墙30%50% 连续化计算法连续化计算法向剪切型变形过渡向剪切型变形过渡27 壁式框架壁式框架 50% 接近剪切型变形接近剪切型变

10、形287 72 2 剪力墙结构的延性设计剪力墙结构的延性设计剪力墙结构或框剪力墙结构或框剪结构，抗震设计时，要求剪剪结构，抗震设计时，要求剪力墙必须具备足够的延性。力墙必须具备足够的延性。1 1、强墙弱梁、强墙弱梁连梁塑性铰先于墙肢出现，利用连梁的塑性连梁塑性铰先于墙肢出现，利用连梁的塑性变形耗散地震能。变形耗散地震能。3 3、加强重点部位、加强重点部位重点部位重点部位底部两层底部两层墙肢总高度的墙肢总高度的1/101/10底部一层底部一层max2 2、强剪弱弯、强剪弱弯 地震力一般会使墙肢底部形成塑性铰，应提高地震力一般会使墙肢底部形成塑性铰，应提高其抗剪承载力，避免剪切破坏。其抗剪承载力，

11、避免剪切破坏。4 4、限制墙肢轴压比和设置约束边缘构件、限制墙肢轴压比和设置约束边缘构件7 72 2 墙肢设计墙肢设计一、墙肢的破坏形态一、墙肢的破坏形态二、墙肢的设计内力调整二、墙肢的设计内力调整1 1、墙肢的设计内力调、墙肢的设计内力调A A、设计弯矩调整：、设计弯矩调整：除一级剪力墙外，设计弯矩不作调整。除一级剪力墙外，设计弯矩不作调整。抗震等级为一级的剪力墙：抗震等级为一级的剪力墙：底部加强区域及上一层底部加强区域及上一层采用墙肢底截面采用墙肢底截面弯矩组合值弯矩组合值其他部位其他部位截面弯矩组合值截面弯矩组合值1.21.2 其目的是其目的是，如果剪力墙在地震力下出现塑性铰，则应如果剪

12、力墙在地震力下出现塑性铰，则应保证塑性铰出现在墙底，防止其他部位形成薄弱层保证塑性铰出现在墙底，防止其他部位形成薄弱层。B B、设计剪力调整：、设计剪力调整：针对一、二、三级剪力墙底部，其余不作调整针对一、二、三级剪力墙底部，其余不作调整vwwVV底截面最不利组合的剪力值底截面最不利组合的剪力值1.61.6，1.41.4，1.21.29 9度设防时尚应满足度设防时尚应满足1.1wuawwMVVM三、墙肢偏压、偏拉设计三、墙肢偏压、偏拉设计1 1、大小偏压的区分：、大小偏压的区分：界限压区高度。界限压区高度。 破坏形态与设计方法同柱子，区别仅在于配筋方式不破坏形态与设计方法同柱子，区别仅在于配筋

13、方式不同。剪力墙配筋有：同。剪力墙配筋有：端部纵筋；端部纵筋；竖向分布筋竖向分布筋。水平分布筋；水平分布筋； 考虑到竖向分布筋直径较小，对承担压力贡献考虑到竖向分布筋直径较小，对承担压力贡献不大，设计规定不大，设计规定：00(1.5 )swywwwAfhxh2 2、大偏压墙肢正截面设计、大偏压墙肢正截面设计1cf0swyvwAfhysf A1cwf b x00(1.5 )swywwwAfhxhysf A1 cf0swyvwAfhysf A1 c wf b x00(1.5 )swywwwAfhxhysf A、非抗震基本公式、非抗震基本公式100(1.5)swcwywwwANf b xfhxh 对

14、称配筋，由力、对称配筋，由力、力矩（对混凝土合力点力矩（对混凝土合力点取矩）的平衡：取矩）的平衡：00000(1.5 )()()()2422swwwywwyswwAhhxxMfhxNf A hah忽略忽略x x的二次项，整理：的二次项，整理：0000(1)(1)()2swywswwyswwywswMMMf AxNhf A hahf A设计分析设计分析：两个方程、三个未知量（非对称配筋时会：两个方程、三个未知量（非对称配筋时会有四个未知量），设计时，一般先根据构造要求确定竖向有四个未知量），设计时，一般先根据构造要求确定竖向分布筋，然后计算端部纵筋面积。分布筋，然后计算端部纵筋面积。公式适用条件

15、：公式适用条件：x 2a、抗震基本公式、抗震基本公式在上述公式中考虑承载力抗震调整系数。在上述公式中考虑承载力抗震调整系数。某矩形截面剪力墙截面尺寸：某矩形截面剪力墙截面尺寸：bw=180mm; hw=3090mm，底部截面承受的弯矩设计值为底部截面承受的弯矩设计值为883.5kN.m，轴力设计值，轴力设计值N=1119.5kN（压），剪力设计值（压），剪力设计值V=106kN。纵筋为纵筋为HRB400级，级，fy=360N/mm2，箍筋和分布筋为，箍筋和分布筋为HPB235级，级，fyv=210N/mm2，混凝土为，混凝土为C25，抗压强度，抗压强度11.9MPa,抗拉强抗拉强度度1.27M

16、Pa,界限受压区高度界限受压区高度0.518，墙肢两端，墙肢两端400mm范围范围内配置纵向钢筋（内配置纵向钢筋（as=200mm，pmin=0.5%）。）。问题：计算轴压比，确定端部纵筋问题：计算轴压比，确定端部纵筋(对称配筋对称配筋)（1 1）计算轴压比）计算轴压比169. 0)1803090(9 .11105 .11193AfNc（2 2）计算）计算x100(1.5)swcwywwwANf b xfhxh（3 3）计算端部纵筋面积）计算端部纵筋面积00000(1.5 )()()()2422swwwywwyswwAhhxxMfhxNf A hah)(360400180%5 . 02minmmAAAcss为大偏压。),(472890518. 0)(524%28. 02101805 . 11809 .111%28. 021018028905 .11195 . 1010mmhmmfbbffbhNxbwywwwcwywww3 3、偏拉墙肢正截面设计、偏拉墙肢正截面设计 大小偏拉界限：大小偏拉界限：/2wha大偏拉设计大偏拉设计1 cf0swyvwAfhysf A1 c wf b x00(1