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1、第四章第四章 剪力墙结构剪力墙结构设计设计设计要点设计要点 n剪力墙结构主要承受两类荷载：n（1）竖向荷载：n（2）水平荷载：n水平荷载包括风荷载和地震作用。本章主要介绍水平荷载作用下剪力墙内力和位移计算的各种方法。 n第一节第一节 剪力墙结构的计算假定剪力墙结构的计算假定n一、基本计算假定一、基本计算假定n基本假定：基本假定：n（1）楼层（板）在其自身平面内刚度无限大。 n （2）各片剪力墙在自身平面内的刚度很大，而平面外的刚度很小，可忽略不计。n当横向的水平荷载作用时，可只考虑横墙的抵抗作用，而不计纵墙的作用；反之亦然。 n高规规定，计算剪力墙结构的内力和位移时，应考虑纵、横墙的共同工作，
2、即纵墙的一部分可作为横墙的有效翼缘，横墙的一部分也可作为纵墙的有效翼缘。 n现浇剪力墙有效翼缘宽度bf可按表4.1较小值取用 。剪力墙的有效翼缘宽度二、非直线剪力墙的处理二、非直线剪力墙的处理n在十字形和井字形平面中，核心墙各墙段轴线错开距离a不大于实体连接墙厚度的8倍、且不大于2.5m时，整片墙可以作为整体平面剪力墙来计算，但必须考虑到实际上存在的错开距离a带来的影响，整片墙的等效刚度宜将计算结果乘以0.8的系数，并将按整片墙计算所得的内力乘以1.2的增大系数。n对折线型的剪力墙，当各墙段总转角不大于15（15）时，可近似地按平面剪力墙进行计算。轴线错开剪力墙和折线形剪力墙 n对平面为折线形
3、的剪力墙，不应将连续折线形剪力墙作为平面剪力墙计算；当将折线形（包括正交）剪力墙分为小段进行内力和位移计算时，应考虑在剪力墙转角处的竖向变形协调。n第二节第二节 剪力墙的受力特点、分类和计算方法剪力墙的受力特点、分类和计算方法n一、剪力墙的分类及其受力特点一、剪力墙的分类及其受力特点n剪力墙的工作特点和分类与其所开洞孔的大小和数量有关。剪力墙按受力特性的不同可分为整体墙、小开口整体墙、联肢墙和壁式框架。n 1. 整体墙n无孔洞或孔洞很小的剪力墙称为整体墙，其受力特点如同竖向悬臂梁。 2. 整体小开口墙整体小开口墙n当剪力墙上所开洞孔的面积稍大时，当大部分楼层上的墙肢不出现反弯点时，称这类剪力墙
4、为整体小开口墙（见图4.3（b）。（a）整体墙 （b）整体小开口墙 （c）双肢墙 （d）壁式框架 3. 联肢墙（包括双肢墙和多肢墙） n当剪力墙上所开的洞孔较大且连梁（联系墙肢的部分）的刚度比墙肢的刚度小得多时，在水平荷载作用下的这类剪力墙，其连梁跨中会出现反弯点，各墙肢的单独工作能力也比较明显，可看成是若干单肢剪力墙由连梁联结起来的剪力墙。 n4. 壁式框架（大开口剪力墙）n壁式框架所开洞口的面积约为整个剪力墙面积的40%80%。当墙肢宽度与连梁跨度之比小于0.2，连梁高度与楼层层高之比也小于0.2时，这类剪力墙已经成为普通的框架。n（1）高墙：n当剪力墙高宽比3时，为高墙；在水平力和竖向力
5、作用下，一般呈弯曲型破坏，具有较大的延性（见图a）。 n（2）中高墙：n当1.5剪力墙高宽比3时，为中高墙；在水平力和竖向力作用下，一般呈弯剪型破坏，具有一定的延性（见图4.4b）。n（3）矮墙：n当剪力墙高宽比400mm时，如仅采用双排配筋，形成中间大面积的素混凝土，会使剪力墙截面应力分布不均匀，故宜采用三排或四排配筋，受力钢筋可均匀分布成数排，或靠墙面的配筋略大。n5. 钢筋的连接和锚固钢筋的连接和锚固sbAwswsv n剪力墙水平和竖向分布钢筋的搭接连接如图。n一、二级抗震等级剪力墙的加强部位，接头位置应错开，每次连接的钢筋数量不宜超过总数量的50%，错开的净距不宜小于500mm；其他情
6、况剪力墙的钢筋可在同一部位连接。 第五节第五节 连梁截面设计及构造要求连梁截面设计及构造要求n连梁的特点是跨高比小，在侧向力作用下，连梁比较容易出现剪切斜裂缝。连梁的剪跨比与跨高比成正比，跨高比小于2，就是剪跨比小于1。n设计连梁的特殊要求是:在小震和风荷载作用的正常使用状态下，它起着联系墙肢、且加大剪力墙刚度的作用，不能出裂缝；在中震下它应当首先出现弯曲屈服，耗散地震能量；在大震时，可能、也允许它剪切破坏。连梁变形及交叉斜裂缝连梁变形及交叉斜裂缝 n高规规定，剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁，竖向荷载作用下的弯矩所占比例较小，水平荷载作用下产生的反弯使其对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝
7、。为此，对剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁，应按本节的方法计算；否则，宜按框架梁进行设计。n一、连梁最小截面尺寸n限制连梁截面的平均剪应力，以避免连梁中斜裂缝过早出现，体现强剪弱弯，连梁截面尺寸应符合要求。n连梁的剪力设计值应符合规定 。n二、连梁截面承载力计算二、连梁截面承载力计算n1. 连梁正截面受弯承载力连梁正截面受弯承载力n连梁的正截面受弯承载力可按一般受弯构件的要求计算。n公式见教材。 n2. 连梁斜截面受剪承载力计算连梁斜截面受剪承载力计算n见教材。n三、连梁弯矩设计值的调幅三、连梁弯矩设计值的调幅n抗震剪力墙中的连梁可以进行n塑性调幅，以改善其延性，同n时也容易实现强墙弱梁的设
8、计n目标。一般是调整弯矩较大的n一些连梁，当部分连梁降低弯n矩设计值后，其余连梁和墙肢n的弯矩设计值应相应提高，以满足平衡条件。连梁调幅后的弯矩设计值不应低于风荷载作用所得的弯矩设计值，或不低于比设防烈度低一度的地震作用时计算所得的弯矩设计值，且不应小于调幅前弯矩的0.8倍（设防连梁弯矩调幅 n烈度67度）或0.55倍（设防烈度89度）。n四、连梁的构造要求四、连梁的构造要求n高规规定连梁的配筋应满足下列要求（见图）。n 1. 纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度n连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙n内的锚固长度，抗震设计时不应小于nlaE；非抗震设计时不应小于la，且伸
9、n入墙内长度不应小于600mm。n2. 斜向交叉构造钢筋斜向交叉构造钢筋n一、二级抗震等级剪力墙，当跨高比不大于2，且墙厚不小于200mm的连梁，除普通箍筋外宜另设斜向交叉构造钢筋；跨高比不大于1的连梁，应采用交叉暗斜撑配筋。 n3. 连梁全长箍筋的构造要求连梁全长箍筋的构造要求n抗震剪力墙中，沿连梁全长箍筋的构造要求应按框架梁梁端加密区箍筋构造要求采用； n4. 连梁的腰筋配置连梁的腰筋配置n5. 剪力墙墙面和连梁开洞时的构造要求剪力墙墙面和连梁开洞时的构造要求n当开洞较小，在整体计算中不考虑其影响时，除了将切断的分布钢筋集中在洞口边缘补足外，还要有所加强， n以抵抗洞口处的应力集中。 洞口
10、补强配筋示意 第六节第六节 剪力墙结构的布置要求剪力墙结构的布置要求n1. 双向布置剪力墙及抗侧刚度双向布置剪力墙及抗侧刚度n剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜分别联结在一起，以形成空间结构；并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。n2. 竖向刚度宜均匀竖向刚度宜均匀n高规要求剪力墙自上到下连续布置。n3. 墙肢高宽比墙肢高宽比n细高的剪力墙容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，而低矮墙（H/B1.5）属剪切脆性破坏，抗震性能差，为此宜将剪力墙设计成高宽比H/B较大的墙（见图）。高规规定，当剪力墙较长时，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁
11、连接（如楼板或跨高比大于6的连梁），每个独立墙段的总 n高度与其截面高度之比不应小于2，且墙肢截面高度不宜大于8m。较长剪力墙划分示意图 4. 剪力墙洞口的布置剪力墙洞口的布置n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。 （a）一般错洞墙 （b）底部局部错洞墙（c）叠合错洞墙构造之一 （d）叠合错洞墙构造之二 n高规规定，具有不规则洞口布置的错洞墙，可按弹性平面有限元方法进行应力分析。n5. 剪力墙加强部位剪力墙加强部位n剪力墙加强部位为剪力墙结构中可能出现塑性铰的部位。n6. 短肢剪力墙设计要求短肢剪力墙设计要求n短肢剪力墙是指墙肢与厚度之比为58的剪力墙。n（1）应用范围
12、 n 规定高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。 n 具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构最大适用高度应比高规剪力墙结构的规定值适当降低，n 规定B级高度和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使设置筒体，也不应采用有较多短肢剪力墙的结构。 （2）加强措施：）加强措施：n见教材。n7. 梁的布置与剪力墙平面外弯矩的关系梁的布置与剪力墙平面外弯矩的关系n当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩。n（1）引起剪力墙平面外弯矩的原因 n主要是指楼面大梁与剪力墙墙肢平面垂直相交或斜向相交时，较大的梁端部弯矩对墙平面外的不利影响。n（2）加强剪力墙平面外刚度和承载力的措施：）加强剪力墙平面外刚度和承载力的措施： n 沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，以抵抗该墙肢平面外弯矩。n 当沿梁方向没有与梁相连的剪力墙，且墙厚小于或等于300mm时，宜设扶壁柱；墙厚大于300mm时，宜在墙内设置暗柱，在墙的上下分别设置暗梁。 n 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。n 当与剪力墙相连的楼面梁为钢梁时，剪力墙内宜设置型钢，钢梁应与型钢连接。n还可采取减小梁端弯矩的措施。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接，减小墙肢平面外的弯矩。铰接端或半刚接端可通过弯矩调幅或梁变截面来实现，此时应相应加大梁跨中弯矩。
