高层建筑结构设计第七章剪力墙设计.ppt
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1、高层建筑结构设计高层建筑结构设计高层建筑结构设计高层建筑结构设计.第七章第七章第七章第七章钢砼剪力墙设计钢砼剪力墙设计钢砼剪力墙设计钢砼剪力墙设计 简要回顾 Review框架结构梁构件设计要点?框架结构梁构件设计要点?框架结构柱构件设计要点?框架结构柱构件设计要点?框架结构节点核心区设计要点?框架结构节点核心区设计要点?有哪些主要的构造要求?有哪些主要的构造要求?2 u概念设计概念设计u墙肢大偏压计算墙肢大偏压计算(对称(对称/不对称配筋)不对称配筋)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墙肢构造要求墙肢构造要求u连梁设计与构造连梁设计与构造本
2、章重点(Emphases)日本横滨地标日本横滨地标日本横滨地标日本横滨地标37.1延性剪力墙的抗震设计原则o强墙弱梁强墙弱梁o强剪弱弯强剪弱弯o限制墙肢的轴压比,墙肢设置边缘构件限制墙肢的轴压比,墙肢设置边缘构件o设置底部加强部位设置底部加强部位o连梁特殊措施连梁特殊措施(减小名义剪应力,加大箍筋配置,钢筋锚固、箍筋加密区范围、腰筋配置等)剪力墙底部加强部位,剪力墙底部加强部位,应从地下室顶板算起应从地下室顶板算起:v墙肢总高度的墙肢总高度的1/10和底部两层的较大值,和底部两层的较大值,且不大于且不大于15m(删掉了此句删掉了此句);v10.2.2 带转换层的高层建筑结构,其剪力墙带转换层的
3、高层建筑结构,其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起,底部加强部位的高度应从地下室顶板算起,宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的的1/10。47.2 墙肢设计o破坏形态:弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏、破坏形态:弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏、滑移破坏(施工缝截面)滑移破坏(施工缝截面)NF57.2.1 内力设计值-弯矩设计值(弯矩设计值(old)o无地震作用效应组合、二、三、四级:最不利无地震作用效应组合、二、三、四级:最不利组合组合Mo一级:底部加强部位及以上一一级:底部加强部位及以上一 层,采用墙肢底部截面组合的层,采用墙肢底部截面组合的 M计
4、算值;其它部位,取墙肢计算值;其它部位,取墙肢 截面最不利组合的截面最不利组合的M计算值的计算值的 1.2倍倍o双肢墙一侧大偏拉,另一侧取双肢墙一侧大偏拉,另一侧取 1.25M,1.25V6newo7.2.4 抗震设计的双肢剪力墙,抗震设计的双肢剪力墙,其墙肢不其墙肢不宜出现小偏心受拉;当任一墙肢为偏心受宜出现小偏心受拉;当任一墙肢为偏心受拉时,另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计拉时,另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数值应乘以增大系数1.25。o7.2.5 一级剪力墙的底部加强部位以上部一级剪力墙的底部加强部位以上部位,墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设位,墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力
5、设计值应乘以增大系数,弯矩增大系数可取计值应乘以增大系数,弯矩增大系数可取为为1.2,剪力增大系数可取为,剪力增大系数可取为1.3。77.2.1 内力设计值内力设计值o轴力设计值轴力设计值:最不利组合轴力最不利组合轴力o剪力设计值剪力设计值 一、二、三级一、二、三级底部加强部位底部加强部位 9度时尚应符合度时尚应符合一级一级1.6二级二级1.4三级三级1.2897.2.2 墙肢偏心受压承载力计算墙肢偏心受压承载力计算o大偏心受压承载力计算大偏心受压承载力计算-基本假定:基本假定:平截面假定;平截面假定;不考虑受拉混凝土的作用;不考虑受拉混凝土的作用;压区砼采用等效矩形应力图,应力达到压区砼采用
6、等效矩形应力图,应力达到 ;墙肢端部的纵向受拉、受压钢筋屈服;墙肢端部的纵向受拉、受压钢筋屈服;从受压区边缘算起从受压区边缘算起1.5x 以外的受拉竖向分布钢筋以外的受拉竖向分布钢筋全部屈服并参与受力计算,全部屈服并参与受力计算,1.5x范围以内的竖向范围以内的竖向分布钢筋不参与受力计算。分布钢筋不参与受力计算。10o墙肢大偏心受压截面应变和应力分布墙肢大偏心受压截面应变和应力分布11大偏心受压承载力计算大偏心受压承载力计算o对称配筋(对称配筋(As=As):):o由平衡条件计算等效矩形应力图受压区高度由平衡条件计算等效矩形应力图受压区高度xo 得12大偏心受压承载力计算大偏心受压承载力计算o
7、对砼受压区中心取矩,对砼受压区中心取矩,M=0:o忽略式中忽略式中x2项项13大偏心受压承载力计算大偏心受压承载力计算o竖向分布钢筋抵抗的弯矩:竖向分布钢筋抵抗的弯矩:o端部钢筋抵抗的弯矩:端部钢筋抵抗的弯矩:o截面承载力验算要求:截面承载力验算要求:14墙肢计算步骤:o确定控制截面:墙底,改变墙厚、改变混确定控制截面:墙底,改变墙厚、改变混凝土强度等级、改变配筋量的截面;凝土强度等级、改变配筋量的截面;o确定截面最不利组合的弯矩设计值和轴力确定截面最不利组合的弯矩设计值和轴力设计值;设计值;o由最小配筋率确定竖向分布钢筋的截面面由最小配筋率确定竖向分布钢筋的截面面积积Asw,计算,计算x值和
8、值和Msw;o计算端部钢筋面积计算端部钢筋面积As:15墙肢计算步骤:不对称配筋:不对称配筋:o由最小配筋率确定竖向分布钢筋由最小配筋率确定竖向分布钢筋Asw;o给定一端的端部钢筋面积给定一端的端部钢筋面积As或或As!;o计算另一端钢筋面积。计算另一端钢筋面积。T形或形或I形截面形截面:o参照参照T形或形或I形截面柱的偏心受压承载力的形截面柱的偏心受压承载力的计算方法计算配筋,按上述原则考虑竖向计算方法计算配筋,按上述原则考虑竖向分布钢筋的作用。分布钢筋的作用。16小偏心受压承载力计算小偏心受压承载力计算o截面大部分或全部受压;截面大部分或全部受压;o靠近受压较大边的端部钢筋及竖向分布钢筋屈
9、靠近受压较大边的端部钢筋及竖向分布钢筋屈服,服,计算中不考虑竖向分布压筋的作用计算中不考虑竖向分布压筋的作用;o受拉区受拉区的竖向分布钢筋未屈服,计算中的竖向分布钢筋未屈服,计算中不考虑不考虑其作用。其作用。o墙肢截面极限状态的应力分布与小偏心受压柱墙肢截面极限状态的应力分布与小偏心受压柱完全相同,承载力计算方法也完全相同,承载力计算方法也相同相同。o需要按照轴压验算墙肢平面外稳定,竖向分布需要按照轴压验算墙肢平面外稳定,竖向分布筋按构造设置筋按构造设置17墙肢偏心受拉承载力计算墙肢偏心受拉承载力计算o大偏心受拉:大偏心受拉:o假定距受压区边缘假定距受压区边缘1.5x范围以外的受拉分布钢筋范围
10、以外的受拉分布钢筋屈服并参与工作,承载力的计算公式与大偏心受屈服并参与工作,承载力的计算公式与大偏心受压相同,只需将轴向力压相同,只需将轴向力N变号。变号。o抗震设计时,承载力计算公式应抗震设计时,承载力计算公式应除以除以承载力抗震调承载力抗震调整系数整系数 ;计算受压区高度和计算分布钢筋抵;计算受压区高度和计算分布钢筋抵抗矩的公式中,抗矩的公式中,N要要乘以乘以 。1819墙肢斜截面受剪承载力计算墙肢斜截面受剪承载力计算墙肢斜截面剪切破坏形态墙肢斜截面剪切破坏形态o剪拉破坏:属脆性破坏,应避免剪拉破坏:属脆性破坏,应避免o斜压破坏:限制截面的剪压比斜压破坏:限制截面的剪压比o剪压破坏:最常见
11、的墙肢剪切破坏形态,剪压破坏:最常见的墙肢剪切破坏形态,墙肢斜截面受剪承载力计算公式的基础墙肢斜截面受剪承载力计算公式的基础20偏心受压斜截面受剪承载力偏心受压斜截面受剪承载力o剪跨比剪跨比1.5:墙肢以:墙肢以剪切变形剪切变形为主,首先为主,首先在腹部出现斜裂缝,取混凝土出现腹剪斜裂缝在腹部出现斜裂缝,取混凝土出现腹剪斜裂缝时的时的V作为混凝土部分的受剪承载力作为混凝土部分的受剪承载力(偏安全)(偏安全)o1.5:出现弯剪裂缝时混凝土所承担的剪:出现弯剪裂缝时混凝土所承担的剪力作为混凝土受剪承载力力作为混凝土受剪承载力(偏安全)(偏安全)o横向分布钢筋与混凝土共同抗剪横向分布钢筋与混凝土共同
12、抗剪21偏心受压偏心受压斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力o无地震作用组合时(无地震作用组合时(永久、短暂设计情况永久、短暂设计情况)o有地震作用组合时有地震作用组合时oN0.2 fcbwhw时,取时,取0.2fcbwhw 2.2时取时取2.2大偏拉时右式取大偏拉时右式取-N,右边第一项小于,右边第一项小于0时取为时取为022232425墙肢构造要求砼强度 各类结构用混凝土的强度等级均不应低于各类结构用混凝土的强度等级均不应低于C20,且:,且:1.一级抗震等级框架梁、柱及节点的砼不应一级抗震等级框架梁、柱及节点的砼不应 低于低于C302 筒体结构的砼强度等级不宜低于筒体结构的砼强度等级不宜低于
13、C30;3 作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的砼不作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的砼不 宜低于宜低于C30 4 转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结 构以及转换厚板的砼均不应低于构以及转换厚板的砼均不应低于C30;26墙肢构造要求砼强度5 预应力砼结构的砼不宜低于预应力砼结构的砼不宜低于C40、不应低于、不应低于 C306 型钢砼梁、柱的砼强度等级不宜低于型钢砼梁、柱的砼强度等级不宜低于C307 现浇非预应力砼楼盖结构的砼不宜高于现浇非预应力砼楼盖结构的砼不宜高于C408 抗震设计时抗震设计时,框架柱的砼,框架柱的砼,9度时不宜高于度时不宜高于 C60
14、,8度时不宜高于度时不宜高于C70;剪力墙的砼强剪力墙的砼强度度 等级不宜高于等级不宜高于C60。27墙肢构造要求墙肢构造要求-最小截面尺寸最小截面尺寸1 应符合高规应符合高规附录附录D的墙体稳定验算的墙体稳定验算要求。要求。2 一、二级剪力墙:底部加强部位不应小于一、二级剪力墙:底部加强部位不应小于200mm,其他部位不应小于,其他部位不应小于160mm,一字形独立剪力一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于墙底部加强部位不应小于220mm,其他部位不应,其他部位不应小于小于180mm3 三、四级剪力墙:不应小于三、四级剪力墙:不应小于160mm,一字形独立,一字形独立剪力墙的底部加强部位尚不应
15、小于剪力墙的底部加强部位尚不应小于180mm。4 非抗震设计时不应小于非抗震设计时不应小于160mm。5 剪力墙井筒中,分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚剪力墙井筒中,分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小,但不宜小于度可适当减小,但不宜小于160mm。28墙肢构造要求-剪压比限值要求2930墙肢构造要求配筋率o7.2.17 剪力墙竖向和水平分布钢筋的配剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率,一、二、三级时均不应小于筋率,一、二、三级时均不应小于0.25,四级和非抗震设计时均不应小于,四级和非抗震设计时均不应小于0.20。o7.2.18 剪力墙的竖向和水平分布钢筋的间距均不宜不宜大于300mm,直径
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- 高层建筑 结构设计 第七 剪力 设计
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