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1、第三节第三节 剪力墙结构（上剪力墙结构（上课用）课用）一、剪力墙的概念和结构效能一、剪力墙的概念和结构效能当房屋层数更多或高宽比更大时，骨架式框架结构的梁、柱截面将增大到不经济甚至不合理的地步。因为框架结构在水平荷载作用下表现出“抗侧力刚度小、水平位移大”的柔性特点，框架对水平荷载的动力反应特别敏感，故风荷载或地震作用成为高层房屋设计中的决定因素。因此，当房屋向更高层发展时，解决问题的正确途径，应该是对高层建筑从提高抗侧力刚度方面着手，而提高抗侧力刚度的有效措施，就是在房屋中设置一些墙片。层数很多的框架，意味着房屋的高宽比很大。这时，水平荷载对框架的威胁很严重不仅使到框架的弯矩会强大，而且，柱
2、子负担的轴向力和剪力也很大，尤其是底层柱子的轴向力和剪力更是大得惊人。从力的平衡关系看，因为房屋很高水平荷载产生的倾覆力偶将很大，柱子要抵抗这个倾覆力偶就很吃力。柱子以很有限的截面尺寸去承担那么大的轴向力和剪力就显得不容易对付。框架在水平荷载作用下的内力图一、剪力墙的概念和结构效能一、剪力墙的概念和结构效能设置墙片在水平力作用下的墙片剪力墙，即为刚度较大的，一 般是钢筋混凝土的墙片。此墙片在水平力作用下的工作犹如悬臂的深梁。由于深梁的抗弯惯性矩大，其抗侧刚度比框架柱大大提高，抗剪强度也大得多。这种墙可为整个房屋提供很大的抗剪强度和刚度，所以一般称这种墙片为“抗剪墙“或“剪力墙”。一、剪力墙的概
3、念和结构效能一、剪力墙的概念和结构效能1 1、 剪力墙的分类剪力墙的分类1 1、根据洞口的有无、大小、形状和位置等，剪力墙主要可划分为以下几类：、根据洞口的有无、大小、形状和位置等，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： 几何判定：几何判定：（1 1）剪力墙）剪力墙无洞口无洞口；（2 2）有洞口，墙面洞口面积）有洞口，墙面洞口面积不大于不大于墙面墙面总面积的总面积的15%15%，且，且洞口间的净距洞口间的净距及及洞口至墙洞口至墙边的距离边的距离均大于均大于洞口长边尺寸洞口长边尺寸。 受力特点：受力特点：可
4、视为上端自由、下端固定的竖向悬臂构件。可视为上端自由、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： 几何判定：几何判定：（1 1）洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置，）洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置， （2 2）洞口面积超过墙面总面积的）洞口面积超过墙面总面积的15%15%，但洞口对，但洞口对 剪力墙的受力影响仍较小。剪力墙的受力影响仍较小。受力特点：受力特点： 在水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢中已出现在水平荷载下，由于洞口的存在，墙肢中已出现局部弯曲局部弯曲，其截面应力可认为由，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和墙体的整体弯曲和局部弯曲二者叠加组成局部
5、弯曲二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面，截面变形仍接近于整截面墙。墙。 整体小开口墙整体小开口墙3 3）联肢墙：）联肢墙： 几何判定：几何判定： 沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化为若干个单肢剪力墙或为若干个单肢剪力墙或墙肢墙肢与一系列与一系列连梁连梁联结起来联结起来组成。组成。 受力特点：受力特点： 连梁对墙肢有一定的约束作用，连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩墙肢局部弯矩较大，较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。整个截面正应力已不再呈直线分布。 联肢剪力墙联肢剪力墙 4 4）壁式框架：）壁式框架： 几何判定：几何判定： 当剪力墙成列布
6、置的洞口很大，且洞口较宽，当剪力墙成列布置的洞口很大，且洞口较宽，墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或大于墙肢的墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或大于墙肢的刚度。刚度。受力特点：受力特点：与框架结构相类似。与框架结构相类似。壁式框架壁式框架二、剪力墙结构构件的特点二、剪力墙结构构件的特点1、剪力墙结构体系的优点：、剪力墙结构体系的优点：l结构整体性强抗侧刚度大，侧向变形小，在承载力方面的要求易得到满足，适于建造较高的建筑。l集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理地利用了结构材料；l抗震性能好，具有承受强烈地层裂而不倒的良好性能；l用钢量较省；l与框架结构体系相比施工相对简便与快速。2、剪
7、力培结构体系的缺点：l墙体较密，使建筑平面布置和空间利用受到限制，较难满足大空间建筑功能的要求l结构自重较大。3、剪力墙结构体系的适应范围：剪力墙结构对于需要很多隔墙的高层住宅公寓及高层旅馆的标准层十分适用。为了适应下部设置大空间公共设施的高层住宅、公寓和旅馆建筑的需要，可以使用框支剪力墙体系，即在底层或l一3层把部分剪力墙改换为框架，其余剪力墙仍落至基础，使其相接的层次刚度不发生突变。4、剪力墙的配筋方式、剪力墙的配筋方式、sAsA竖向受拉、受压钢筋；竖向受拉、受压钢筋；swA竖向竖向分布钢筋分布钢筋，正截面受弯计算时在受拉区要考虑；，正截面受弯计算时在受拉区要考虑；shA横向水平横向水平分
8、布钢筋分布钢筋，斜截面抗剪计算时要考虑；，斜截面抗剪计算时要考虑；ssAsAswAshA为防止为防止剪力墙剪力墙发生斜发生斜拉型剪拉型剪切破坏切破坏 剪力墙在水平和竖向荷载作用下属于偏心受压和剪力墙在水平和竖向荷载作用下属于偏心受压和偏心受拉构件。偏心受拉构件。剪力墙中钢筋剪力墙中钢筋5、剪力墙上的连梁、剪力墙上的连梁 连梁概念：剪力墙门洞上方需配置连梁，连梁概念：剪力墙门洞上方需配置连梁，根据洞口的位置分类有：（1）跨中单洞口连梁（2）跨中双洞口连梁（3）墙端部洞口连梁等。 根据连梁所在位置分类有:（1）中间楼层连梁（2）顶层连梁 连梁中钢筋种类有：（1）连梁纵筋（2）箍筋（3）拉筋连梁的特
9、点：连梁的特点：跨高比小跨高比小变形图变形图裂缝图裂缝图小跨高比连梁的变形和裂缝图小跨高比连梁的变形和裂缝图剪力墙中连梁三、三、 剪力墙的构造要求剪力墙的构造要求（一）一般规定（一）一般规定 剪力墙的厚度剪力墙的厚度 一、二级不应小于一、二级不应小于160mm，且不应小于层，且不应小于层高的高的1/25； 底部加强部位不宜小于底部加强部位不宜小于200mm，且不宜小，且不宜小于层高的于层高的1/16； 混凝土强度等级混凝土强度等级20C 平面布置平面布置 剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙体剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙体承受，所以剪力墙应沿结构平面主要方向布置
10、。一般采用矩形、承受，所以剪力墙应沿结构平面主要方向布置。一般采用矩形、L形、形、T形、形、形、形、Y形、正多边形、圆形和弧形。形、正多边形、圆形和弧形。 单片剪力墙的长度不宜过长，使结构周期过短、地震力太大，很不单片剪力墙的长度不宜过长，使结构周期过短、地震力太大，很不经济经济；剪力墙应当是高细的，呈受弯工作状态，由受弯承载力决；剪力墙应当是高细的，呈受弯工作状态，由受弯承载力决定，使剪力墙具有足够延性，否则，剪力墙太长，形成低宽剪力定，使剪力墙具有足够延性，否则，剪力墙太长，形成低宽剪力墙，就会呈脆性，不利于抗震。墙，就会呈脆性，不利于抗震。 同一轴线上的连续剪力墙过长时，应该用楼板或细柔
11、的连梁同一轴线上的连续剪力墙过长时，应该用楼板或细柔的连梁分成若干个墙段，每一个墙段相当于一片独立的剪力墙，墙段的分成若干个墙段，每一个墙段相当于一片独立的剪力墙，墙段的高宽比高宽比2，每一墙肢的宽度，每一墙肢的宽度不宜大于不宜大于8m，以保证墙肢由受弯承，以保证墙肢由受弯承载力控制，而且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能充分发挥载力控制，而且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能充分发挥作用。作用。 楼板弱连梁A1A2B2B1C2C1墙肢：墙片：ABC 内力计算时，不考虑墙片之间楼板或弱连梁的作用，内力计算时，不考虑墙片之间楼板或弱连梁的作用，每一墙片作为一片独立的剪力墙计算。每一墙片作为一片独
12、立的剪力墙计算。 竖向布置：竖向布置： 剪力墙应上到顶、下剪力墙应上到顶、下到底，中间楼层也不要中到底，中间楼层也不要中断，剪力墙不连续会使结断，剪力墙不连续会使结构刚度突变，对抗震非常构刚度突变，对抗震非常不利。不利。 剪力墙洞口上下对齐、剪力墙洞口上下对齐、成列布置，使剪力墙形成成列布置，使剪力墙形成明确的墙肢和连梁。成列明确的墙肢和连梁。成列开洞的规则剪力墙传力直开洞的规则剪力墙传力直接，受力明确，内力分布接，受力明确，内力分布清楚，地震中不容易因为清楚，地震中不容易因为复杂应力而产生震害；洞复杂应力而产生震害；洞口错开则相反。口错开则相反。要避免小墙肢：要避免小墙肢：小墙肢小墙肢 试验
13、表明：墙肢宽度与厚度之比小于试验表明：墙肢宽度与厚度之比小于3的小墙肢在反复荷的小墙肢在反复荷载作用下，比大墙肢早开裂、早破坏，即使加强配筋，也难以载作用下，比大墙肢早开裂、早破坏，即使加强配筋，也难以防止小墙肢的早期破坏。防止小墙肢的早期破坏。（按框架柱的要求进行设计。）（按框架柱的要求进行设计。）规范规范规定：墙肢宽度规定：墙肢宽度3bw (bw 为墙厚）为墙厚） 500mm剪力墙的构造边缘构件范围剪力墙的构造边缘构件范围 a）暗柱； b）翼墙； c）端柱； d）转角墙剪力墙两端及洞口两侧应设置边缘构件：剪力墙两端及洞口两侧应设置边缘构件： 剪力墙的约束边缘构件剪力墙的约束边缘构件 （二）
14、、强身水平向和竖向分布钢筋（二）、强身水平向和竖向分布钢筋ssAsAswAshA水平分布筋水平分布筋竖向分布筋竖向分布筋最小配筋率（最小配筋率（%）一般部位一般部位加强部位加强部位0.150.20最大间距最大间距（mm)最小直径最小直径（mm)30030088剪力墙水平向和竖向分布钢筋的构造要求剪力墙水平向和竖向分布钢筋的构造要求（三）、拉结筋（三）、拉结筋高层剪力墙中的竖向和水平分布筋，不宜采用单排筋高层剪力墙中的竖向和水平分布筋，不宜采用单排筋宜采用双排配筋；宜采用双排配筋； 各排分布钢筋之间的拉结筋间距不应大于各排分布钢筋之间的拉结筋间距不应大于600mm，直，直径不宜小于径不宜小于6m
15、m，间距不大于下表：，间距不大于下表：剪力墙部位剪力墙部位非抗震设计非抗震设计600300拉筋间距拉筋间距底部加强部位底部加强部位其他部位其他部位600抗震等级抗震等级特一级特一级400400一级一级500500600二级二级600600三、四级三、四级剪力墙身水平钢筋构造剪力墙身水平钢筋构造剪力墙身水平钢筋构造剪力墙身水平钢筋构造 连系梁配筋构造示意图连系梁配筋构造示意图 连梁的配筋构造：连梁的配筋构造： 约束边缘构件约束边缘构件 一、二级抗震等级设计的剪力墙一、二级抗震等级设计的剪力墙底部加强部位底部加强部位及其及其上一上一层墙肢端部层墙肢端部应按下表设置约束边缘构件：应按下表设置约束边缘
16、构件：特一级一级（7、8度）二级0.240.200.200.200.300.250.200.200.250.200.150.15cl项目vcl（暗柱）（有翼墙或端柱）一级（9度）whwhwhwhwhwhwhwh体积配筋率：体积配筋率：yvcvvff v约束边缘构件配箍特征值约束边缘构件配箍特征值（四）、剪力墙的抗震构造措施（四）、剪力墙的抗震构造措施剪力墙约束边缘构件剪力墙约束边缘构件(一）一）剪力墙约束边缘构件剪力墙约束边缘构件(二）二） 构造边缘构件构造边缘构件 一、二级抗震等级设计的剪力墙其他部位及三、四级抗一、二级抗震等级设计的剪力墙其他部位及三、四级抗震设计、非抗震设计的剪力墙肢端部应按下表设置构造边缘震设计、非抗震设计的剪力墙肢端部应按下表设置构造边缘构件：构件：抗震抗震等级等级特一特一一一二二三三四四底部加强部位底部加强部位纵向钢筋最小量纵向钢筋最小量（取较大值）（取较大值）箍筋、拉筋箍筋、拉筋最小直径最小直径（mm）竖向最大间竖向最大间距（距（mm）186 ,012. 0cA166 ,010. 0cA146 ,008. 0cA126 ,005. 0cA126 ,005.
