高层建筑结构剪力墙结构设计精选PPT.ppt
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1、高层建筑结构剪力墙结构设计第1页,此课件共71页哦51 概述第2页,此课件共71页哦5.1.1 结构布置 1 1.概念概念概念概念 剪力墙是纵横两剪力墙是纵横两剪力墙是纵横两剪力墙是纵横两个方向均由钢筋混凝个方向均由钢筋混凝个方向均由钢筋混凝个方向均由钢筋混凝土墙组成的空间结构土墙组成的空间结构土墙组成的空间结构土墙组成的空间结构体系。除了承受楼板体系。除了承受楼板体系。除了承受楼板体系。除了承受楼板的竖向荷载外,还要的竖向荷载外,还要的竖向荷载外,还要的竖向荷载外,还要承受风荷载、水平地承受风荷载、水平地承受风荷载、水平地承受风荷载、水平地震作用等水平作用。震作用等水平作用。震作用等水平作用
2、。震作用等水平作用。第3页,此课件共71页哦5.1.1 结构布置2 2 .布置原则布置原则布置原则布置原则 剪力墙应尽量布置得比较规则,拉通、对直。剪力墙应尽量布置得比较规则,拉通、对直。剪力墙应尽量布置得比较规则,拉通、对直。剪力墙应尽量布置得比较规则,拉通、对直。剪力墙宜自下到上连续布置,不宜突然取消或中断,避免剪力墙宜自下到上连续布置,不宜突然取消或中断,避免剪力墙宜自下到上连续布置,不宜突然取消或中断,避免剪力墙宜自下到上连续布置,不宜突然取消或中断,避免刚度突变。刚度突变。刚度突变。刚度突变。墙不宜布置得太密,结构的侧向刚度不宜过大。墙不宜布置得太密,结构的侧向刚度不宜过大。墙不宜布
3、置得太密,结构的侧向刚度不宜过大。墙不宜布置得太密,结构的侧向刚度不宜过大。剪力墙结构应具有较好的延性。剪力墙结构应具有较好的延性。剪力墙结构应具有较好的延性。剪力墙结构应具有较好的延性。3 3.特点特点特点特点 平面内刚度及承载力大,平面平面外刚度及承载力相对很平面内刚度及承载力大,平面平面外刚度及承载力相对很平面内刚度及承载力大,平面平面外刚度及承载力相对很平面内刚度及承载力大,平面平面外刚度及承载力相对很小。小。小。小。第4页,此课件共71页哦第5页,此课件共71页哦5.1.2 剪力墙的分类1 1.整体剪力墙整体剪力墙 (1 1)无洞口或洞口面积不超过墙面面积的)无洞口或洞口面积不超过墙
4、面面积的)无洞口或洞口面积不超过墙面面积的)无洞口或洞口面积不超过墙面面积的1 16 6,且孔洞间净距,且孔洞间净距,且孔洞间净距,且孔洞间净距及孔洞至墙边净距大于孔洞长边;及孔洞至墙边净距大于孔洞长边;及孔洞至墙边净距大于孔洞长边;及孔洞至墙边净距大于孔洞长边;(2 2)双肢墙,但连梁很弱()双肢墙,但连梁很弱()双肢墙,但连梁很弱()双肢墙,但连梁很弱(11010,截面惯性,截面惯性,截面惯性,截面惯性 矩比矩比矩比矩比整体小开口墙第7页,此课件共71页哦5.1.2 剪力墙的分类 3 3 .联肢剪力墙(双肢墙、多肢墙)联肢剪力墙(双肢墙、多肢墙)联肢剪力墙(双肢墙、多肢墙)联肢剪力墙(双肢
5、墙、多肢墙)弯矩图呈显著锯齿型,截面应力不是直线分布,弯矩图呈显著锯齿型,截面应力不是直线分布,弯矩图呈显著锯齿型,截面应力不是直线分布,弯矩图呈显著锯齿型,截面应力不是直线分布,1 11010第8页,此课件共71页哦5.1.2 剪力墙的分类4 .壁式框架壁式框架壁式框架壁式框架 (1 1)墙肢弯矩图中各层)墙肢弯矩图中各层)墙肢弯矩图中各层)墙肢弯矩图中各层 有反弯点,墙肢拉压力有反弯点,墙肢拉压力有反弯点,墙肢拉压力有反弯点,墙肢拉压力 较大;较大;较大;较大;(2 2)10(10(连梁强、墙肢连梁强、墙肢连梁强、墙肢连梁强、墙肢 弱),弱),弱),弱),第9页,此课件共71页哦5.1.2
6、 剪力墙的分类整体剪力墙整体小开口墙双肢墙双肢墙多肢墙第10页,此课件共71页哦5.1.3 剪力墙的分析方法1 1 .材料力学分析法材料力学分析法材料力学分析法材料力学分析法 对于整体墙,在水平力作用下截面仍保持平面,法向应力对于整体墙,在水平力作用下截面仍保持平面,法向应力对于整体墙,在水平力作用下截面仍保持平面,法向应力对于整体墙,在水平力作用下截面仍保持平面,法向应力呈线性分布,可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。呈线性分布,可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。呈线性分布,可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。呈线性分布,可采用材料力学中有关公式计算内力及变形。2 2 .连续化
7、方法连续化方法连续化方法连续化方法将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆,将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆,将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆,将每一楼层的连梁假想为在层高内均布的一系列连续连杆,由连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程,从中求解出由连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程,从中求解出由连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程,从中求解出由连杆的位移协调条件建立墙的内力微分方程,从中求解出外力。外力。外力。外力。3 3 .壁式框架分析法壁式框架分析法壁式框架分析法壁式框架分析法将开有较大洞口的剪力墙视为带刚域的框架,用将开有较大洞口的剪
8、力墙视为带刚域的框架,用将开有较大洞口的剪力墙视为带刚域的框架,用将开有较大洞口的剪力墙视为带刚域的框架,用D D值法进行值法进行值法进行值法进行求解,也可以用位移法借助计算机进行求解。求解,也可以用位移法借助计算机进行求解。求解,也可以用位移法借助计算机进行求解。求解,也可以用位移法借助计算机进行求解。4 4 .有限元法和有限条法有限元法和有限条法有限元法和有限条法有限元法和有限条法将剪力墙结构进行等效连续化处理后,取条带进行计算。将剪力墙结构进行等效连续化处理后,取条带进行计算。将剪力墙结构进行等效连续化处理后,取条带进行计算。将剪力墙结构进行等效连续化处理后,取条带进行计算。第11页,此
9、课件共71页哦5 52 整体剪力墙及整体小开口剪力墙的计算第12页,此课件共71页哦5.2.1 整体墙的计算 位移计算位移计算位移计算位移计算 =弯曲变形弯曲变形弯曲变形弯曲变形 +剪切变形剪切变形剪切变形剪切变形 位移计算:位移计算:位移计算:位移计算:第13页,此课件共71页哦5.2.1 整体墙的计算1 1 .判别条件:洞口判别条件:洞口判别条件:洞口判别条件:洞口1515;或双肢;或双肢;或双肢;或双肢11010 壁式框架与普通框架对比:壁式框架与普通框架对比:壁式框架与普通框架对比:壁式框架与普通框架对比:相同点:在水平荷载作用下会出现反弯点相同点:在水平荷载作用下会出现反弯点相同点:
10、在水平荷载作用下会出现反弯点相同点:在水平荷载作用下会出现反弯点 不同点:不同点:不同点:不同点:梁宽柱宽,其刚度要考虑剪切变形的影响而降低梁宽柱宽,其刚度要考虑剪切变形的影响而降低梁宽柱宽,其刚度要考虑剪切变形的影响而降低梁宽柱宽,其刚度要考虑剪切变形的影响而降低 梁墙相交部分面积大变形小,形成刚域,其刚度梁墙相交部分面积大变形小,形成刚域,其刚度梁墙相交部分面积大变形小,形成刚域,其刚度梁墙相交部分面积大变形小,形成刚域,其刚度 要考虑刚域的影响而提高要考虑刚域的影响而提高要考虑刚域的影响而提高要考虑刚域的影响而提高 结论:壁式框架的计算考虑两个修正后,内力和位移计算方结论:壁式框架的计算
11、考虑两个修正后,内力和位移计算方结论:壁式框架的计算考虑两个修正后,内力和位移计算方结论:壁式框架的计算考虑两个修正后,内力和位移计算方法与普通框架相同,采用法与普通框架相同,采用法与普通框架相同,采用法与普通框架相同,采用D D值法。值法。值法。值法。第26页,此课件共71页哦5.4.2 壁式框架内力计算2 2 .刚域的取法刚域的取法刚域的取法刚域的取法 带刚域框架的梁柱轴线取连梁和墙肢的形心线。带刚域框架的梁柱轴线取连梁和墙肢的形心线。带刚域框架的梁柱轴线取连梁和墙肢的形心线。带刚域框架的梁柱轴线取连梁和墙肢的形心线。第27页,此课件共71页哦5.4.1 壁式框架计算筒图 刚域长度刚域长度
12、刚域长度刚域长度 梁方向梁方向梁方向梁方向 柱方向柱方向柱方向柱方向刚域长度第28页,此课件共71页哦5.4.2 壁式框架内力计算1 1 .带刚域框架柱的带刚域框架柱的带刚域框架柱的带刚域框架柱的D D值值值值普通框架:普通框架:(1)(1)壁式框架壁式框架:(1)(1)用用k k代替普通框架中的代替普通框架中的i i即可即可梁梁柱柱式中式中第29页,此课件共71页哦5.4.2 壁式框架内力计算普通框架:普通框架:(2)(2)梁柱刚度比梁柱刚度比一般层一般层底层底层(3)(3)一般层一般层底层底层(4)(4)壁式框架壁式框架:(2)(2)梁柱刚度比梁柱刚度比(3)(3)(4)(4)第30页,此
13、课件共71页哦5.4.2 壁式框架内力计算2 2 .考虑剪切变形后壁柱考虑剪切变形后壁柱考虑剪切变形后壁柱考虑剪切变形后壁柱D D值计算值计算值计算值计算 壁梁和壁柱的刚度确定之后,就可以按照前面类似的方法计算壁梁和壁柱的刚度确定之后,就可以按照前面类似的方法计算壁梁和壁柱的刚度确定之后,就可以按照前面类似的方法计算壁梁和壁柱的刚度确定之后,就可以按照前面类似的方法计算D D值值值值,见下表见下表见下表见下表:第31页,此课件共71页哦5.4.2 壁式框架内力计算3 3 .考虑剪切变形后对壁柱反弯点高度的修正考虑剪切变形后对壁柱反弯点高度的修正考虑剪切变形后对壁柱反弯点高度的修正考虑剪切变形后
14、对壁柱反弯点高度的修正 普通框架柱普通框架柱普通框架柱普通框架柱 壁式框架柱壁式框架柱壁式框架柱壁式框架柱第32页,此课件共71页哦5.4.3 壁式框架位移计算 梁柱弯曲变形产生的侧移梁柱弯曲变形产生的侧移梁柱弯曲变形产生的侧移梁柱弯曲变形产生的侧移:层间位移层间位移层间位移层间位移 顶点位移顶点位移顶点位移顶点位移 壁柱反弯点位置第33页,此课件共71页哦5.5 剪力墙结构的分类第34页,此课件共71页哦5.5.1 按整体参数来划分 判别剪力墙类别的一个定性的标准:判别剪力墙类别的一个定性的标准:判别剪力墙类别的一个定性的标准:判别剪力墙类别的一个定性的标准:(1)(1)当当当当 1 1时,
15、可以忽略连梁对墙肢的约束作俐,剪力墙按独立墙肢进行计时,可以忽略连梁对墙肢的约束作俐,剪力墙按独立墙肢进行计时,可以忽略连梁对墙肢的约束作俐,剪力墙按独立墙肢进行计时,可以忽略连梁对墙肢的约束作俐,剪力墙按独立墙肢进行计算;算;算;算;(2)(2)当当当当 1010时,连梁对墙肢的约束作用很强,剪力墙可按整体小开口墙进行计算;时,连梁对墙肢的约束作用很强,剪力墙可按整体小开口墙进行计算;时,连梁对墙肢的约束作用很强,剪力墙可按整体小开口墙进行计算;时,连梁对墙肢的约束作用很强,剪力墙可按整体小开口墙进行计算;(3)(3)当当当当1 1 1010时,可按联肢墙进行计算。时,可按联肢墙进行计算。时
16、,可按联肢墙进行计算。时,可按联肢墙进行计算。第35页,此课件共71页哦5.5.2 按剪力墙墙肢惯性矩比值来划分 在某些情况下,仅靠在某些情况下,仅靠在某些情况下,仅靠在某些情况下,仅靠 值的大小还不足以完全判别剪力墙的类值的大小还不足以完全判别剪力墙的类值的大小还不足以完全判别剪力墙的类值的大小还不足以完全判别剪力墙的类型。通过分析表明,墙肢是否出现反弯点,与墙肢惯性矩的比值型。通过分析表明,墙肢是否出现反弯点,与墙肢惯性矩的比值型。通过分析表明,墙肢是否出现反弯点,与墙肢惯性矩的比值型。通过分析表明,墙肢是否出现反弯点,与墙肢惯性矩的比值I I I IA A A AI I I I、剪力墙的
17、整体参数、剪力墙的整体参数、剪力墙的整体参数、剪力墙的整体参数 及结构的层数及结构的层数及结构的层数及结构的层数N N等诸多因素有关。等诸多因素有关。等诸多因素有关。等诸多因素有关。第36页,此课件共71页哦5.5.2 按剪力墙墙肢惯性矩比值来划分 系数系数S第37页,此课件共71页哦5.5.3 剪力墙类型的判别方法 剪力墙的类型判别应以其受力特点为依据,从剪力墙的整体性能及墙剪力墙的类型判别应以其受力特点为依据,从剪力墙的整体性能及墙剪力墙的类型判别应以其受力特点为依据,从剪力墙的整体性能及墙剪力墙的类型判别应以其受力特点为依据,从剪力墙的整体性能及墙肢沿高度是否出现反弯点两个主要特征来进行
18、判别,具体条件如下;肢沿高度是否出现反弯点两个主要特征来进行判别,具体条件如下;肢沿高度是否出现反弯点两个主要特征来进行判别,具体条件如下;肢沿高度是否出现反弯点两个主要特征来进行判别,具体条件如下;(1)(1)当当当当 1 1时,忽略连梁对墙肢的约束作用,各墙肢按独立墙时,忽略连梁对墙肢的约束作用,各墙肢按独立墙时,忽略连梁对墙肢的约束作用,各墙肢按独立墙时,忽略连梁对墙肢的约束作用,各墙肢按独立墙 肢分别肢分别肢分别肢分别计算;计算;计算;计算;(2)(2)当当当当1 1 1010,且,且,且,且I I I IA A A AI I I I Z Z时,可按联肢墙计算;时,可按联肢墙计算;时,
19、可按联肢墙计算;时,可按联肢墙计算;(3)(3)当当当当 1010,且,且,且,且I I I IA A A AI I I I Z Z时,可按整体小开口墙进行计算;时,可按整体小开口墙进行计算;时,可按整体小开口墙进行计算;时,可按整体小开口墙进行计算;(4)(4)当当当当 1010,且,且,且,且I I I IA A A AI I I I Z Z时,按壁式框架计算;时,按壁式框架计算;时,按壁式框架计算;时,按壁式框架计算;(5)(5)当无洞口或有洞口而洞口面积小于墙总立面的当无洞口或有洞口而洞口面积小于墙总立面的当无洞口或有洞口而洞口面积小于墙总立面的当无洞口或有洞口而洞口面积小于墙总立面的
20、1616时按整体墙计算。时按整体墙计算。时按整体墙计算。时按整体墙计算。第38页,此课件共71页哦56 剪力墙的截面设计第39页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力楼板楼板柱柱柱主筋柱主筋箍筋箍筋梁梁梁主筋梁主筋横向钢筋横向钢筋纵向钢筋纵向钢筋柱柱梁梁洞口边缘纵、横向加强筋洞口边缘纵、横向加强筋4040第40页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力1 1 .偏心受压承载力计算公式偏心受压承载力计算公式偏心受压承载力计算公式偏心受压承载力计算公式 (1 1)大偏心受压情况)大偏心受压情况)大偏心受压情况)大偏心受压情况(b b)第41页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢
21、正截面抗弯承载力大偏心受压的计算公式:大偏心受压的计算公式:大偏心受压的计算公式:大偏心受压的计算公式:第42页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力 当已知受拉钢筋面积时,对压筋重心取矩当已知受拉钢筋面积时,对压筋重心取矩当已知受拉钢筋面积时,对压筋重心取矩当已知受拉钢筋面积时,对压筋重心取矩:当已知受压钢筋面积时,对拉筋重心取矩:当已知受压钢筋面积时,对拉筋重心取矩:当已知受压钢筋面积时,对拉筋重心取矩:当已知受压钢筋面积时,对拉筋重心取矩:第43页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力(2 2)小偏心受压承载力计算公式)小偏心受压承载力计算公式)小偏心受压承载力计
22、算公式)小偏心受压承载力计算公式考虑地震作用时,承载力计算右边乘以1/RE对称配筋时:非对称配筋时:第44页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力 小偏心截面应力分布小偏心截面应力分布小偏心截面应力分布小偏心截面应力分布第45页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力 2 2 .偏心受拉强度计算公式偏心受拉强度计算公式偏心受拉强度计算公式偏心受拉强度计算公式:(1 1)无地震作用组合无地震作用组合无地震作用组合无地震作用组合(2 2)有地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合有地震作用组合第46页,此课件共71页哦5.6.1 墙肢正截面抗弯承载力大偏拉大偏拉(1 1)按构
23、造要求确定竖向分布钢筋)按构造要求确定竖向分布钢筋为保证截面上有受压区,即为保证截面上有受压区,即x0 x0,应使应使(2 2)按计算求)按计算求 ,方法同大偏压,只是,方法同大偏压,只是N N改为负号改为负号小偏拉小偏拉 (全截面受拉)(全截面受拉)高层建筑设计规中要求不宜在双肢剪力墙中出现小偏拉高层建筑设计规中要求不宜在双肢剪力墙中出现小偏拉 。说说明明:考考虑虑地地震震作作用用时时,承承载载力力计计算算公公式式右右边边都都要要乘乘以以承承载载力力抗抗震震调调整整系数系数 。第47页,此课件共71页哦5.6.2 墙肢斜截面抗剪承载力1 1 .偏心受压时抗剪承载力计算公式为偏心受压时抗剪承载
24、力计算公式为偏心受压时抗剪承载力计算公式为偏心受压时抗剪承载力计算公式为:无地震作用时:无地震作用时:无地震作用时:无地震作用时:有地震作用组合时:有地震作用组合时:有地震作用组合时:有地震作用组合时:要求:要求:剪跨比剪跨比 取取1.51.52.22.2轴向力轴向力工形或工形或T T形截面腹板面积形截面腹板面积第48页,此课件共71页哦5.6.2 5.6.2 墙肢斜截面抗剪承载力墙肢斜截面抗剪承载力2.2.偏拉构件抗剪承载力计算公式偏拉构件抗剪承载力计算公式偏拉构件抗剪承载力计算公式偏拉构件抗剪承载力计算公式:无地震作用组合时:无地震作用组合时:无地震作用组合时:无地震作用组合时:有地震作用
25、组合时:有地震作用组合时:有地震作用组合时:有地震作用组合时:在在在在9 9度抗震设计时,剪力墙底部加强部位用实际配筋计算的抗度抗震设计时,剪力墙底部加强部位用实际配筋计算的抗度抗震设计时,剪力墙底部加强部位用实际配筋计算的抗度抗震设计时,剪力墙底部加强部位用实际配筋计算的抗弯承载力计算其剪力增大系数:弯承载力计算其剪力增大系数:弯承载力计算其剪力增大系数:弯承载力计算其剪力增大系数:第49页,此课件共71页哦5.6.3 施工缝的抗滑移验算 按一级抗震等级设计的剪力墙,要防止水平施工缝处发生滑按一级抗震等级设计的剪力墙,要防止水平施工缝处发生滑按一级抗震等级设计的剪力墙,要防止水平施工缝处发生
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