高层建筑结构设计（申彦利）第七章钢筋混凝土剪力墙设计

第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计高层建筑结构设计高层建筑结构设计Design of High-rise Building7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计第七章 钢筋混凝土剪力墙设计Chapter 7 strength design of shear wall structure 7.1 概述概述 7.2 墙肢设计墙肢设计 7.3 连梁设计连梁设计思考题思考题7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 在在钢钢筋筋混混凝凝土土房房屋屋建建筑筑结结构构中中，除除框框架架结结构构外外，其其他他结结构构体体系系都都有有剪剪力力墙墙。剪剪力力墙墙刚刚度度大大，容容易易满满足足风风或或小小震震作作用用下下层层间位称角的限值及风作用下的舒适度的要求，承载能力大。间位称角的限值及风作用下的舒适度的要求，承载能力大。剪剪力力墙墙经经过过合合理理设设计计，可可以以具具有有良良好好的的抗抗剪剪、抗抗弯弯及及塑塑性性变变形形性性能能，形形成成延延性性剪剪力力墙墙结结构构，在在高高层层建建筑筑中中成成为为一一种种有有效效的抗侧力结构。的抗侧力结构。在在地地震震区区设设置置剪剪力力墙墙或或由由剪剪力力墙墙组组成成的的筒筒体体，可可以以改改善结构的抗震性能，因此，剪力墙也称为抗震墙。善结构的抗震性能，因此，剪力墙也称为抗震墙。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计剪力墙可分为不同的类型：剪力墙可分为不同的类型：7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 实实体体墙墙只只有有墙墙肢肢构构件件，开开洞洞剪剪力力墙墙由由墙墙墙墙肢肢和和连连梁梁两两种构件组成。种构件组成。在在竖竖向向力力和和水水平平力力作作用用下下，墙墙肢肢的的内内力力有有轴轴力力、弯弯矩矩和和剪剪力力，连连梁梁的的内内力力主主要要是是弯弯矩矩和和剪剪力力，轴轴力力很很小小，可可忽忽略不计。略不计。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 墙墙体体承承受受轴轴力力、弯弯矩矩、剪剪力力的的共共同同作作用用，它它应应当当符符合合钢筋混凝土压弯构件的根本规律。钢筋混凝土压弯构件的根本规律。与与柱柱子子相相比比，它它的的截截面面往往往往薄薄而而长长受受力力方方向向截截面面高高宽宽比比大大于于4 4时时，按按剪剪力力墙墙截截面面设设计计，沿沿截截面面长长方方向向要要布布置许多分布钢筋，同时，截面抗剪问题也较为突出。置许多分布钢筋，同时，截面抗剪问题也较为突出。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 剪剪力力墙墙和和柱柱截截面面的的配配筋筋计计算算和和配配筋筋构构造造都都略有不同。略有不同。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 在在剪剪力力墙墙内内，由由竖竖向向钢钢筋筋抗抗弯弯，水水平平钢钢筋筋抗抗剪剪；要要进进行行正正截截面面抗抗弯弯承承载载力力和和斜斜截截面面抗抗剪剪承承载载力力计计算算。必必要要时时，还要进行抗裂度和裂缝宽度的验算。还要进行抗裂度和裂缝宽度的验算。稳稳定定。在在楼楼层层之之间间也也要要保保持持局局部部稳稳定定，必必要要时时应应验验算算平平面面外的承载力。外的承载力。剪力墙必须依赖各层楼板作为支撑，保持平面外的剪力墙必须依赖各层楼板作为支撑，保持平面外的7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 为为了了实实现现延延性性剪剪力力墙墙，剪剪力力墙墙的的抗抗震震设设计计应应符符合合下下述述原那么：原那么：1 1、强墙弱梁、强墙弱梁 2 2、强剪弱弯、强剪弱弯 3 3、限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件、限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件 4 4、加强重点部位、加强重点部位 5 5、连梁特殊措施、连梁特殊措施7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计1 1、强墙弱梁、强墙弱梁 连连梁梁屈屈服服先先于于墙墙肢肢屈屈服服，使使塑塑性性变变形形和和耗耗能能分分散散于于连连梁梁中中，防防止止因因墙墙肢肢过过早早屈屈服服使使塑塑性性变变形形集集中中在在某某一一层层而形成软弱层或薄弱层。而形成软弱层或薄弱层。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计2 2、强剪弱弯、强剪弱弯 侧侧向向力力作作用用下下变变形形曲曲线线为为弯弯曲曲型型和和弯弯剪剪型型的的剪剪力力墙墙，一一般般会会在在墙墙肢肢底底部部一一定定高高度度内内屈屈服服形形成成塑塑性性铰铰，通通过过适适当当提提高高塑塑性性铰铰范范围围及及其其以以上上相相邻邻范范围围的的抗抗剪剪承承载载力力，实实现现墙墙肢强剪弱弯、防止墙肢剪切破坏。肢强剪弱弯、防止墙肢剪切破坏。对对于于连连梁梁，与与框框架架梁梁相相同同，通通过过剪剪力力增增大大系系数数调调整整剪剪力设计值，实现强剪弱弯。力设计值，实现强剪弱弯。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计3 3、限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件、限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件 与与钢钢筋筋混混凝凝土土柱柱相相同同，轴轴压压比比是是影影响响墙墙肢肢抗抗震震性性能能的的主主要要因因素素之之一一。限限制制底底部部加加强强部部位位墙墙肢肢的的轴轴压压比比、设设置置边边缘缘构构件是提高剪力墙抗震性能的重要措施。件是提高剪力墙抗震性能的重要措施。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计4 4、加强重点部位、加强重点部位 剪剪力力墙墙底底部部加加强强部部位位是是其其重重点点部部位位。剪剪力力墙墙底底部部加加强强部部位位的的高高度度可可取取墙墙肢肢总总高高度度的的1/81/8和和底底部部两两层层高高度度二二者者中中的的较较大大值值，且且不不大大于于15m15m；局局部部框框支支剪剪力力墙墙结结构构的的剪剪力力墙墙，其其底底部部加加强强部部位位的的高高度度，可可取取框框支支层层加加框框支支层层以以上上两层的高度及落地剪力墙总高度的两层的高度及落地剪力墙总高度的1/81/8二者中的较大值。二者中的较大值。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计5 5、连梁特殊措施、连梁特殊措施 普普通通配配筋筋的的、跨跨高高比比小小的的连连粱粱很很难难成成为为延延性性构构件件，对对抗抗震震等等级级高高的的、跨跨高高比比小小的的连连梁梁采采取取特特殊殊措措施施，使使其其成为延性构件。成为延性构件。7.1概概概概概概 述述述述述述7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 在在轴轴压压力力和和水水平平力力的的作作用用下下，墙墙肢肢的的破破坏坏形形态态与与实实体体墙墙的的破破坏坏形形态态相相同同，可可以以归归纳纳为为弯弯曲曲破破坏坏、弯弯剪剪破破坏坏、剪剪切破坏和滑移破坏等。切破坏和滑移破坏等。弯曲破坏弯曲破坏 弯剪破坏弯剪破坏 剪切破坏剪切破坏 滑移破坏滑移破坏7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 非非抗抗震震和和抗抗震震设设计计的的剪剪力力墙墙应应分分别别按按无无地地震震作作用用和和有有地地震震作作用用进进行行荷荷载载效效应应组组合合，取取控控制制截截面面的的最最不不利利组组合合内内力或对其调整后的内力力或对其调整后的内力(统称为内力设计值统称为内力设计值)进行配筋设计。进行配筋设计。墙墙肢肢的的控控制制截截面面一一般般取取墙墙底底截截面面以以及及改改变变墙墙厚厚、改改变变混凝土强度等级、改变配筋量的截面混凝土强度等级、改变配筋量的截面。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计一、内力设计值一、内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 为为加加强强抗抗震震等等级级为为一一级级的的剪剪力力墙墙的的抗抗震震能能力力，保保证证在在墙底部出现塑性铰，其弯矩设计值取法如下：墙底部出现塑性铰，其弯矩设计值取法如下：、底部加强部位及以上一层，采用墙肢底部截面组、底部加强部位及以上一层，采用墙肢底部截面组合的弯矩计算值；合的弯矩计算值；、其他部位，取墙肢截面最不利组合的弯矩计算值、其他部位，取墙肢截面最不利组合的弯矩计算值乘以增大系数乘以增大系数1 12 2作为弯矩设计值。作为弯矩设计值。其其他他抗抗震震等等级级和和非非抗抗震震设设计计的的剪剪力力墙墙的的弯弯矩矩设设计计值值，采用墙肢截面最不利组合的弯矩计算采用墙肢截面最不利组合的弯矩计算值值。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计一、内力设计值一、内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 小小偏偏心心受受拉拉时时墙墙肢肢全全截截面面受受拉拉，混混凝凝土土开开裂裂贯贯穿穿整整个个截截面面高高度度，不不宜宜采采用用小小偏偏心心受受拉拉的的墙墙肢肢，可可通通过过调调整整剪剪力力墙长度或连梁尺寸防止出现小偏心受拉的墙肢。墙长度或连梁尺寸防止出现小偏心受拉的墙肢。在在工工程程中中，一一般般宜宜使使墙墙的的长长度度不不超超过过8m8m。此此外外，减减小小连梁高度也可减小墙肢轴力。连梁高度也可减小墙肢轴力。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计一、内力设计值一、内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 双双肢肢剪剪力力墙墙的的一一个个墙墙肢肢为为大大偏偏心心受受拉拉时时，另另一一墙墙肢肢的的剪剪力力设设计计值值、弯弯矩矩设设计计应应值值乘乘以以增增大大系系数数1.251.25。原原因因是是：当当一一个个墙墙肢肢出出现现水水平平裂裂缝缝时时，刚刚度度降降低低，由由于于内内力力重重分分布布而而剪剪力力向向无无裂裂缝缝的的另另一一个个墙墙肢肢转转移移，使使另另一一个个墙墙肢肢内内力力加加大。大。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计一、内力设计值一、内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 为为了了加加强强一一、二二、三三级级剪剪力力墙墙墙墙肢肢底底部部加加强强部部位位的的抗抗剪剪能能力力，避避免免过过早早出出现现剪剪切切破破坏坏，实实现现强强剪剪弱弱弯弯，墙墙肢肢截截面的剪力组合计算值按下式调整：面的剪力组合计算值按下式调整：9 9 度时尚应符合度时尚应符合 墙肢剪力放大系数墙肢剪力放大系数 ：一级：一级：1.61.6、二级：、二级：1.41.4、三级：、三级：1.21.27.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计一、内力设计值一、内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 墙墙肢肢在在轴轴力力和和弯弯矩矩作作用用下下的的承承载载力力计计算算与与柱柱相相似似，区区别别在在于于剪剪力力墙墙的的墙墙肢肢除除在在端端部部配配置置竖竖向向抗抗弯弯钢钢筋筋外外，还还在在端端部部以以外外配配置置竖竖向向和和横横向向分分布布钢钢筋筋，竖竖向向分分布布钢钢筋筋参参与与抵抵抗抗弯弯矩矩，横横向向分分布布钢钢筋筋抵抵抗抗剪剪力力，计计算算承承载载力力时时应应包包括括分分布钢筋的作用。布钢筋的作用。分分布布钢钢筋筋一一般般比比较较细细，容容易易压压曲曲，为为简简化化计计算算，验验算算压弯承载力时不考虑受压竖向分布钢筋的作用。压弯承载力时不考虑受压竖向分布钢筋的作用。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 在在极极限限状状态态下下，墙墙肢肢截截面面相相对对受受压压区区高高度度不不大大于于其其相相对界限受压区高度时，为大偏心受压破坏。对界限受压区高度时，为大偏心受压破坏。采采用用以以下下假假定定建建立立墙墙肢肢截截面面大大偏偏心心受受压压承承载载力力计计算算公公式：式：1 1、大偏心受压承载力计算、大偏心受压承载力计算7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计假定：假定：、截面变形符合平截面假定；、截面变形符合平截面假定；、不考虑受拉混凝土的作用；、不考虑受拉混凝土的作用；、受压区混凝土的应力图用等效矩形应力图替换；、受压区混凝土的应力图用等效矩形应力图替换；7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 、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；、从从受受压压区区边边缘缘算算起起1.5x(x1.5x(x为为等等效效矩矩形形应应力力图图受受压压区区高高度度)范范围围以以外外的的受受拉拉竖竖向向分分布布钢钢筋筋全全部部屈屈服服并并参参与与受受力力计计算算，1.5x1.5x范范围围以以内内的的竖竖向向分分布布钢钢筋筋未未受受拉拉屈屈服服或或为为受受压压，不参与受力计算。不参与受力计算。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计由由上上述述假假定定，极极限限状状态态下下矩矩形形墙墙肢肢截截面面的的应应力力图图形形如如以以下下图图:7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 由图，根据由图，根据N=0N=0和和M=0M=0两个平衡条件，建立方程。两个平衡条件，建立方程。、对称配筋时，、对称配筋时，A As s=A=As s 由由N=0N=0得：得：整理得等效矩形应力图受压区高度整理得等效矩形应力图受压区高度x x7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计由图，根据由图，根据M=0M=0，对受压区中心取矩，得：，对受压区中心取矩，得：忽略式中忽略式中x x2 2项，化简后得：项，化简后得：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计令：令：则：则：截面承载力验算要求：截面承载力验算要求：墙肢的弯矩设计值7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计工程设计时工程设计时：给定竖向分布钢给定竖向分布钢筋的截面面积筋的截面面积Asw计算计算x值值求出求出Msw计算端部钢计算端部钢筋面积筋面积As由：由：将将x代入：代入：根据：根据：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计、不对称配筋时，、不对称配筋时，A As sAAs s由由N=0N=0得：得：当已知受拉钢筋面积时，由当已知受拉钢筋面积时，由M=0M=0，对受压钢筋重心取矩，得：，对受压钢筋重心取矩，得：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计当已知受压钢筋面积时，由当已知受压钢筋面积时，由M=0M=0，对受压钢筋重心取矩，得：，对受压钢筋重心取矩，得：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计工程设计时工程设计时：计算计算x值值计算端部钢计算端部钢筋面积筋面积As给定给定Asw，并给，并给定一端的端部钢定一端的端部钢筋面积筋面积As或或As由：由：或或将将x代入：代入：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 当当墙墙肢肢截截面面为为T形形或或I形形时时，可可参参考考T形形或或I形形截截面面柱柱的的偏偏心心受受压压承承载载力力的的计计算算方方法法计计算算配配筋筋。计计算算时时，首首先先要要判判断中和轴的位置，然后计算钢筋的面积。断中和轴的位置，然后计算钢筋的面积。混混凝凝土土受受压压区区高高度度应应符符合合x2a的的条条件件，不不满满足足时时，取取x=2a。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 在在极极限限状状态态下下，墙墙肢肢截截面面混混凝凝土土相相对对受受压压区区高高度度大大于于其其相相对对界界限限受受压压区区高高度度时时为为小小偏偏心心受受压压。剪剪力力墙墙墙墙肢肢截截面面小小偏偏心心受受压压破破坏坏与与小小偏偏心心受受压压柱柱相相同同，截截面面大大局局部部或或全全部部受受压压。由由于于受受压压较较大大一一边边的的混混凝凝土土到到达达极极限限压压应应变变而而丧丧失失承承载载力力。靠靠近近受受压压较较大大边边的的端端部部钢钢筋筋及及竖竖向向分分布布钢钢筋筋屈屈服服，但计算中不考虑竖向分布压筋的作用。但计算中不考虑竖向分布压筋的作用。2 2小偏心受压承载力计算小偏心受压承载力计算7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 受受拉拉区区的的竖竖向向分分布布钢钢筋筋未未屈屈服服，计计算算中中也也不不考考虑虑其其作作用用。这这样样，墙墙肢肢截截面面极极限限状状态态的的应应力力分分布布与与小小偏偏心心受受压压柱柱完全相同，承载力计算方法也相同。完全相同，承载力计算方法也相同。截面受力简图见下页。截面受力简图见下页。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计墙肢小偏心受压截面应力分布图墙肢小偏心受压截面应力分布图7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计由图，根据由图，根据N=0和和M=0两个平衡条件，建立根本方程。两个平衡条件，建立根本方程。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 采用采用HPB235HPB235级和级和HRB335HRB335级热轧钢筋时，截面相对受压级热轧钢筋时，截面相对受压区高度区高度值可用下述近似计算公式：值可用下述近似计算公式：由基本计算公式可得：由基本计算公式可得：、对称配筋时，、对称配筋时，As=As7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计先按端部构造配筋要求给定先按端部构造配筋要求给定A As s，然后由下式，然后由下式求解求解和和A As s。、不对称配筋时，、不对称配筋时，AsAs7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 如果如果 ，即全截面受压，取，即全截面受压，取x=hw ，则，则As 可由下式计算得到：可由下式计算得到：竖向分布钢筋按构造要求设置。竖向分布钢筋按构造要求设置。小偏心受压时，还要验算墙肢平面外的稳定。这时可小偏心受压时，还要验算墙肢平面外的稳定。这时可按轴心受压构件计算。按轴心受压构件计算。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计二、墙肢偏心受压承载力计算二、墙肢偏心受压承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 墙墙肢肢在在弯弯矩矩M M和和轴轴向向拉拉力力N N作作用用下下，当当M/Nhw/2-aM/Nhw/2-a时时，为为大大偏偏心心受受拉拉，墙墙肢肢截截面面大大局局部部受受拉拉、小小局局部部受受压压。假假定定距距受受压压区区边边缘缘1.5x1.5x范范围围以以外外的的受受拉拉分分布布钢钢筋筋屈屈服服并并参参与与工工作作，截截面面应应力力分分布布图图形形如如下下页页图图所所示示。由由平平衡衡条条件件可可知知，大大偏偏心心受受拉拉承承载载力力的的计计算算公公式式与与大大偏偏心心受受压压相相同同，只只需需将将轴向力轴向力N N变号。变号。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计墙墙肢肢大大偏偏心心受受拉拉截截面面应应力力分分布布图图7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计如图，矩形截面对称配筋时，如图，矩形截面对称配筋时，根据根据N=0N=0得得由上式求得受压区高度由上式求得受压区高度x7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 与大偏压承载力公式类似，根据与大偏压承载力公式类似，根据M=0M=0，对受压区中心，对受压区中心取矩，得：取矩，得：忽略式中忽略式中x x2 2项，化简后得：项，化简后得：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计令：令：则：则：与大偏心受压相同，在先给定竖向分布钢筋面积与大偏心受压相同，在先给定竖向分布钢筋面积A Aswsw，为，为保证截面有受压区，即要求保证截面有受压区，即要求x x0 0，即要求竖向分布钢筋面积，即要求竖向分布钢筋面积应符合下式：应符合下式：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 同时，分布钢筋应满足最小配筋率要求，在两者中选同时，分布钢筋应满足最小配筋率要求，在两者中选择较大的择较大的swsw，然后按下式计算端部钢筋面积：，然后按下式计算端部钢筋面积：当拉力较大、偏心矩当拉力较大、偏心矩 时，全截面受拉，时，全截面受拉，属于小偏心受拉。属于小偏心受拉。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 抗震和非抗震设计的剪力墙的墙肢偏心受压和偏心受拉抗震和非抗震设计的剪力墙的墙肢偏心受压和偏心受拉承载力的计算公式相同。抗震设计时，承载力计算公式应除承载力的计算公式相同。抗震设计时，承载力计算公式应除以承载力抗震调整系数以承载力抗震调整系数 ，偏心受压、受拉时，偏心受压、受拉时 都取都取O.85O.85。注意，在计算受压区高度。注意，在计算受压区高度x x和计算分布钢筋抵抗矩和计算分布钢筋抵抗矩M Mswsw的公式中，的公式中，N N要乘以要乘以 。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计三、墙肢偏心受拉承载力计算三、墙肢偏心受拉承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 墙墙肢肢(实实体体墙墙)的的斜斜截截面面剪剪切切破破坏坏大大致致可可以以归归纳纳为为三三种种破坏形态：破坏形态：(1)(1)、剪拉破坏、剪拉破坏 (2)(2)、斜压破坏、斜压破坏 (3)(3)、剪压破坏、剪压破坏 1 1、墙肢斜截面剪切破坏形态、墙肢斜截面剪切破坏形态7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 剪剪跨跨比比较较大大、无无横横向向钢钢筋筋或或横横向向钢钢筋筋很很少少的的墙墙肢肢，可可能能发发生生剪剪拉拉破破坏坏。斜斜裂裂缝缝出出现现后后即即形形成成一一条条主主要要的的斜斜裂裂缝缝，并并延延伸伸至至受受压压区区边边缘缘，使使墙墙肢肢劈劈裂裂为为两两局局部部而而破破坏坏。竖竖向向钢钢筋筋锚锚固固不不好好时时也也会会发发生生类类似似的的破破坏坏。剪剪拉拉破破坏坏属属脆脆性性破破坏坏，应应防止。防止。(1)(1)、剪拉破坏。、剪拉破坏。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 斜斜裂裂缝缝将将墙墙肢肢分分割割为为许许多多斜斜的的受受压压柱柱体体，混混凝凝土土被被压压碎碎而而破破坏坏。斜斜压压破破坏坏发发生生在在截截面面尺尺寸寸小小、剪剪压压比比过过大大的的墙墙肢肢。为为防防止止斜斜压压破破坏坏，墙墙肢肢截截面面尺尺寸寸不不应应过过小小，应应限限制制截截面的剪压比。面的剪压比。(2)(2)、斜压破坏。、斜压破坏。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 这这是是最最常常见见的的墙墙肢肢剪剪切切破破坏坏形形态态。实实体体墙墙在在竖竖向向力力和和水水平平力力共共同同作作用用下下，首首先先出出现现水水平平裂裂缝缝或或细细的的倾倾斜斜裂裂缝缝。水水平平力力增增加加，出出现现一一条条主主要要斜斜裂裂缝缝，并并延延伸伸扩扩展展，混混凝凝土土受受压压区区减减小小，最最后后斜斜裂裂缝缝尽尽端端的的受受压压区区混混凝凝土土在在剪剪应应力力和和压应力共同作用下破坏，横向钢筋屈服。压应力共同作用下破坏，横向钢筋屈服。(3)(3)、剪压破坏。、剪压破坏。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 墙墙肢肢斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力计计算算公公式式主主要要建建立立在在剪剪压压破破坏坏的的根根底底上上。受受剪剪承承载载力力由由两两局局部部组组成成：横横向向钢钢筋筋的的受受剪剪承承载载力力和混凝土的受剪承载力。和混凝土的受剪承载力。作作用用在在墙墙肢肢上上的的轴轴向向压压力力加加大大了了截截面面的的受受压压区区，提提高高受受剪剪承承载载力力；轴轴向向拉拉力力对对抗抗剪剪不不利利，降降低低受受剪剪承承载载力力。计计算算墙墙肢斜截面受剪承载力时，应计入轴力的有利或不利影响。肢斜截面受剪承载力时，应计入轴力的有利或不利影响。7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计2 2、偏心受压斜截面受剪承载力、偏心受压斜截面受剪承载力偏心受压墙肢的受剪承载力计算公式为偏心受压墙肢的受剪承载力计算公式为:无地震作用组合时：无地震作用组合时：有地震作用组合时：有地震作用组合时：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计3 3、偏心受拉斜截面受剪承载力、偏心受拉斜截面受剪承载力 大偏心受拉时，墙肢截面还有部分受压区，混凝土仍大偏心受拉时，墙肢截面还有部分受压区，混凝土仍可以抗剪，但轴向拉力对抗剪不利。验算公式为：可以抗剪，但轴向拉力对抗剪不利。验算公式为：无地震作用组合时：无地震作用组合时：有地震作用组合时：有地震作用组合时：7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计四、墙肢斜截面受剪承载力计算四、墙肢斜截面受剪承载力计算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计1 1、混凝土强度等级、混凝土强度等级2 2、最小截面尺寸、最小截面尺寸3 3、分布钢筋、分布钢筋4 4、轴压比限值、轴压比限值5 5、边缘构件、边缘构件6 6、钢筋连接、钢筋连接7.2墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计墙肢设计五、墙肢构造要求五、墙肢构造要求7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 连连梁梁的的特特点点是是跨跨高高比比小小，住住宅宅、旅旅馆馆剪剪力力墙墙结结构构的的连连梁梁的的跨跨高高比比往往往往小小于于 2.02.0，甚甚至至不不大大于于1.01.0，在在侧侧向向力力作作用用下，连梁比较容易出现剪切斜裂缝，见图下，连梁比较容易出现剪切斜裂缝，见图:7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计前前 言言7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 按按照照延延性性剪剪力力墙墙强强墙墙弱弱梁梁要要求求，连连梁梁屈屈服服应应先先于于墙墙肢肢屈屈服服，即即连连梁梁首首先先形形成成塑塑性性铰铰耗耗散散地地震震能能量量；连连梁梁应应当当强强剪弱弯，防止剪切破坏。剪弱弯，防止剪切破坏。一一般般剪剪力力墙墙中中，可可采采用用降降低低连连梁梁的的弯弯矩矩设设计计值值的的方方法法，使连梁先于墙肢屈服和实现弯曲屈服。使连梁先于墙肢屈服和实现弯曲屈服。7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计前前 言言7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 由由于于连连梁梁跨跨高高比比小小，很很难难避避免免斜斜裂裂缝缝及及剪剪切切破破坏坏，必必须须采采取取限限制制连连梁梁名名义义剪剪应应力力等等措措施施推推迟迟连连梁梁的的剪剪切切破破坏坏。对对于于延延性性要要求求高高的的核核心心筒筒连连梁梁和和框框简简裙裙梁梁，可可采采用用特特殊殊措措施施，如如配配置置交交叉斜筋或交叉暗撑，改善连梁受力性能。叉斜筋或交叉暗撑，改善连梁受力性能。7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计前前 言言7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 为为了了使使连连梁梁弯弯曲曲屈屈服服，应应降降低低连连梁梁的的弯弯矩矩设设计计值值，方方法法是是弯矩调幅。弯矩调幅。调幅的方法有两个：调幅的方法有两个：、在在小小震震作作用用下下的的内内力力和和位位移移计计算算时时，通通过过折折减减连连粱粱的的刚刚度度，使使连连梁梁的的弯弯矩矩、剪剪力力值值减减小小。设设防防烈烈度度为为6 6、7 7度度时时，折折减减系系数数不不小小于于0.70.7；8 8、9 9度度时时，折折减减系系数数不不小小于于0.50.5。折折减减系系数数不能过小，以保证连梁有足够的承受竖向荷载的能力。不能过小，以保证连梁有足够的承受竖向荷载的能力。1 1、弯矩设计值、弯矩设计值7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 、按按连连梁梁弹弹性性刚刚度度计计算算内内力力和和位位移移，将将弯弯矩矩组组合合值值乘乘以以折折减减系系数数。抗抗震震设设防防烈烈度度为为6 6度度和和7 7度度，折折减减系系数数不不小小于于0.80.8；8 8度度和和9 9度度时时，不不小小于于0.50.5。用用这这种种方方法法时时应应适适当当增增加加其他连梁的弯矩设计值，以补偿静力平衡。其他连梁的弯矩设计值，以补偿静力平衡。7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计连连 梁梁 弯弯 矩矩 调调 幅幅7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 非非抗抗震震设设计计及及四四级级剪剪力力墙墙的的连连梁梁，取取最最不不利利组组合合的的剪力计算值作为其剪力设计值。剪力计算值作为其剪力设计值。一一、二二、三三级级剪剪力力墙墙的的连连梁梁，按按强强剪剪弱弱弯弯要要求求调调整整连连梁梁梁梁端端截截面面组组合合的的剪剪力力计计算算值值，调调整整后后的的剪剪力力作作为为设设计值。计值。2 2、剪力设计值、剪力设计值7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计连梁截面剪力设计值连梁截面剪力设计值Vb按下式计算：按下式计算：9度抗震设计时还需符合下式：度抗震设计时还需符合下式：7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计一、连梁内力设计值一、连梁内力设计值7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计1 1、受弯承载力验、受弯承载力验 连梁可按普通梁的方法计算受弯承载力。连梁通常采用连梁可按普通梁的方法计算受弯承载力。连梁通常采用对称配筋（即对称配筋（即A As s=A=As s ），验算公式可以简化如下：），验算公式可以简化如下：无地震作用组合时：无地震作用组合时：有地震作用组合时：有地震作用组合时：7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计二、承载力验算二、承载力验算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计2 2、受剪承载力验算、受剪承载力验算 跨高比较小的连梁斜裂缝扩展到全对角线上，在地跨高比较小的连梁斜裂缝扩展到全对角线上，在地震往复作用下，受剪承载力降低。连梁的受剪承载力按震往复作用下，受剪承载力降低。连梁的受剪承载力按下式验算：下式验算：无地震作用组合：无地震作用组合：7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计二、承载力验算二、承载力验算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计跨高比大于跨高比大于2.5时：时：跨高比不大于跨高比不大于2.5时：时：有地震作用组合：有地震作用组合：7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计二、承载力验算二、承载力验算7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计1 1、最小截面尺寸、最小截面尺寸2 2、配筋、配筋 3 3、交叉斜撑配筋连梁、交叉斜撑配筋连梁7.3连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计连梁设计三、连梁构造要求三、连梁构造要求7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 7 71 1 剪剪力力墙墙抗抗震震设设计计的的原原那那么么是是什什么么?为为什什么么要要按按强强墙墙弱梁设计剪力墙弱梁设计剪力墙?什么是强墙弱梁什么是强墙弱梁?7 72 2 简简述述墙墙肢肢在在轴轴力力、弯弯矩矩和和剪剪力力作作用用下下可可能能出出现现的的正截面破坏形态和斜截面破坏形态正截面破坏形态和斜截面破坏形态?7 73 3 为为什什么么要要设设置置剪剪力力墙墙底底部部加加强强部部位位?说说明明剪剪力力墙墙底底部加强部位的高度范围。部加强部位的高度范围。7 74 4 哪哪些些抗抗震震剪剪力力墙墙的的墙墙肢肢弯弯矩矩和和剪剪力力设设计计值值、连连梁梁弯弯矩矩和和剪剪力力设设计计值值需需要要由由最最不不利利组组合合内内力力计计算算值值调调整整?如如何何确确定这些设计值定这些设计值?思考题思考题7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 7 75 5 在在墙墙肢肢大大、小小偏偏心心受受压压和和大大偏偏心心受受拉拉承承载载力力验验算算中中，作作了了哪哪些些假假定定?忽忽略略哪哪一一范范围围内内的的竖竖向向分分布布钢钢筋筋对对承承载力奉献载力奉献?为什么为什么?7 76 6 简简述述对对称称配配筋筋和和不不对对称称配配筋筋大大偏偏心心受受压压墙墙肢肢的的竖向钢筋计算过程。竖向钢筋计算过程。7 77 7 什什么么情情况况下下的的墙墙肢肢要要设设置置约约束束边边缘缘构构件件?为为什什么么要要设设置置约约束束边边缘缘构构件件?约约束束边边缘缘构构件件有有哪哪些些类类型型：约约束束边边缘缘构件沿墙肢的长度及配箍特征值各是多少构件沿墙肢的长度及配箍特征值各是多少?思考题思考题7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计 7 78 8 哪哪些些剪剪力力墙墙应应设设置置构构造造边边缘缘构构件件?构构造造边边缘缘构构件件与约束边缘构件有什么不同与约束边缘构件有什么不同?7 79 9 如如何何计计算算墙墙肢肢的的剪剪跨跨比比?剪剪跨跨比比大大于于2 2的的墙墙肢肢和和不不大大于于2 2的的墙墙肢肢的的剪剪压压比比限限值值有有什什么么不不同同?为为什什么么剪剪跨跨比比不不大于大于2 2的墙肢的剪压比限值要严一些的墙肢的剪压比限值要严一些?7 710 10 为为什什么么要要对对连连梁梁的的弯弯矩矩设设计计值值进进行行调调幅幅?如如何何调幅调幅?思考题思考题7/7/2024第七章第七章 钢筋混凝土剪力筋混凝土剪力墙设计Thanks a lot for yourAttentionAssistanceCooperationGood wishes for your examinationThe end7/7/2024