第7章-2 墻肢設(shè)計

1、第7章 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計7.2 剪力墻墻肢的設(shè)計7.3 連梁的設(shè)計已知S，根據(jù)SC20n結(jié)構(gòu)布置時以上步驟就已經(jīng)完成。否則無法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。n墻肢的尺寸和材料要受軸壓比和剪壓比控制(見后)n剪力墻墻肢鋼筋：分布筋、箍筋HRB235(I級)，其它HRB335(II級）h層高軸壓比限值 n=N / fc An軸壓比過大則剪力墻的延性會過小或消失。n需要限制剪力墻底部加強(qiáng)部位的軸壓比。n重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比需滿足要求(因?yàn)榈卣鹱饔媒M合中采用重力荷載代表值)n在軸壓比超過一定限度以后，對一、二級剪力墻還需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。n重力荷載代表值作用下的軸壓比在一、二、三級分別為0.5,0.6,0

2、.70.7(三級框架為0.9)軸壓比 n=N / fcA一級(9度)一級(7,8度)二級墻肢軸壓比限值需設(shè)約束邊緣構(gòu)件限值nn0.3不設(shè)約束邊緣構(gòu)件n0.3n0.6：設(shè)約束邊緣構(gòu)件約束邊緣構(gòu)件nn0.6：截面面積和混凝土強(qiáng)度不滿足要求剪壓比限值避免斜壓破壞002 . 025. 0wwcREwwchbfVhbfV)207(2 . 025. 000REwwcwwchbfVhbfVn通過上式限制截面尺寸bw,hw0和混凝土強(qiáng)度等級n目的在于避免斜壓破壞截面剪力V與截面壓力的比ahhww0受壓區(qū)高度：截面高度截面有效高度02 . 0wwcREhbfV分布鋼筋最小配筋

3、率和最大間距要求n水平和豎向分布鋼筋構(gòu)造要求：1.鋼筋直徑不宜大于墻厚度的1/10(粘結(jié)力要求)2.抗震設(shè)計要求至少雙排配筋。墻肢厚度大于400mm要三排配筋。3.配筋率不小于0.250.25%,間距不大于200(300)mm200(300)mm.4.根據(jù)最小配筋率和已經(jīng)確定的間距s選定鋼筋直徑（不小于8mm）。按此處的構(gòu)造要求初定兩者豎向分布鋼筋面積Aswn配筋率不小于0.250.25%,間距不大于200(300)mm200(300)mm.n以下兩公式中取大大值得到Asw。n注意：分布鋼筋的直徑，間距的選擇不唯一，滿足以下條件即可部軸力按豎向分布鋼筋抵抗全,20025. 0,ywswwsww

4、swswfNAbAsbA邊緣構(gòu)件n類型：暗柱(AZ)、端柱(DZ)、翼墻(YZ)、轉(zhuǎn)角墻(JZ)n作用：提高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變，改善剪力墻延性。n分類：q約束邊緣構(gòu)件(Y)q構(gòu)造邊緣構(gòu)件(G)n配筋差異：配筋多少，范圍不同，是否僅按構(gòu)造配筋。構(gòu)造邊緣構(gòu)件P.191n設(shè)置要求：一、二級剪力墻的非底部加強(qiáng)區(qū)(及其上一層)和三、四級剪力墻在軸壓比較大時可設(shè)置邊緣構(gòu)件。n尺寸：構(gòu)造邊緣構(gòu)件的尺寸見上圖。其中面積Ac是配筋的依據(jù)。n箍筋：底部加強(qiáng)部位用箍筋，其它用拉筋，轉(zhuǎn)角處宜用箍筋n縱筋：q非抗震設(shè)計，墻端要設(shè)置至少4根縱向鋼筋，并配拉筋。q暗柱及短柱的縱向鋼筋的搭接和錨固要求與框架柱相同。端柱

5、按框架柱配筋除了需設(shè)置約束邊緣構(gòu)件的位置外，均需要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件配筋n配筋需要滿足下表(最低要求)。n下表是端部鋼筋需要滿足條件之一。n尚需通過計算使之滿足承載力要求(它們是端部鋼筋)。Ac構(gòu)造邊緣構(gòu)件施工圖實(shí)例n角柱(SATWE輸出)構(gòu)造邊緣構(gòu)件施工圖實(shí)例n翼墻約束邊緣構(gòu)件施工圖實(shí)例nJZ=轉(zhuǎn)角墻；AZ=暗柱；約束邊緣構(gòu)件施工圖實(shí)例-端柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)實(shí)例n綠色的為剪力墻n黃色的為柱和承臺此處單獨(dú)設(shè)計基礎(chǔ)墻放在梁上沒有另設(shè)基礎(chǔ)端柱端柱端柱端柱端柱翼墻翼墻轉(zhuǎn)角墻約束邊緣構(gòu)件的箍筋體積配箍率的最小值混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度箍筋的抗拉強(qiáng)度配箍特征值陰影部分和非陰影部分的配箍率不同墻肢長度21m

6、inmin211l llssl llkkvvvkkv柱中箍筋的體積配筋率-計算方法柱的箍筋體積配箍率 按下式計算： 式中 箍筋單肢截面面積； 對應(yīng)于 的箍筋單肢總長度，重疊段按一肢計算 柱核芯混凝土面積的兩個邊長； s 箍筋間距 vsl llkkv21kklk21ll 、箍筋體積一個間距內(nèi)的總體積yvcvvffmin先取定直徑再決定間距約束邊緣構(gòu)件P.189n位置(高度)：底部加強(qiáng)層及其上一層。n要求：端柱邊長不應(yīng)小于2倍墻厚，翼墻長度不應(yīng)小于3倍墻厚，否則視為無邊緣構(gòu)件，按矩型截面端部處理(執(zhí)行以上端部配筋)。陰影部分和非陰影部分的配股率不同約束邊緣構(gòu)件的配筋要求約束邊緣構(gòu)件的配筋-例題n至

7、此墻肢配筋工作完成偏心受壓構(gòu)件及其破壞形態(tài)n大偏心：受拉鋼筋屈服n小偏心：受拉鋼筋不屈服,可能全截面受壓n兩者均以受壓混凝土被壓碎為破壞最終標(biāo)志n兩種情況均可能出現(xiàn)。(盡管小偏心為脆性破壞)n是否受拉鋼筋屈服是判別大小偏心的依據(jù)n界限破壞：受拉鋼筋屈服的同時受壓混凝土壓碎拉壞柱壓壞柱大偏心小偏心偏心受壓構(gòu)件破壞的回顧n大偏心受壓破壞（類似適筋梁有先兆）q受拉混凝土出現(xiàn)裂縫q受拉鋼筋屈服q受壓混凝土達(dá)到抗壓強(qiáng)度z小偏心受壓破壞（截面內(nèi)不一定有拉應(yīng)力）y受壓混凝土達(dá)到抗壓極限y受拉一側(cè)的鋼筋沒有達(dá)到屈服大偏心受壓截面的各種尺寸及符號受壓端部鋼筋合力中心到邊緣距離（高規(guī)中用as）受拉端部鋼筋合力中心

8、到邊緣距離受拉區(qū)端部鋼筋總截面面積受壓區(qū)端部鋼筋總截面面積墻肢截面高度hw豎向分布鋼筋總截面面積名義受壓區(qū)高度 x2aahhww0截面有效高度墻肢截面寬度彎矩和軸力設(shè)計值受拉端部鋼筋全部屈服受壓鋼筋全部屈服豎向分布鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值端部鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值1.5x以外參與計算的受拉分布鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與極限狀態(tài)設(shè)計ahhww0公式(7-3a)中使用了這段分布鋼筋的抗彎(7-2b)判斷墻肢大偏心或小偏心受壓bwborhx0bwborhx0sybwEfhx0033. 018 . 00剪力墻正截面承載力計算方法基本上與偏心受壓構(gòu)件相同。首先利用已知材料、截面尺寸和軸力計算x，然后判斷大小偏壓。按上式計

9、算得到的x需要滿足x 2a,以保證受壓區(qū)鋼筋均可以達(dá)到其抗壓的設(shè)計值。注意1：如果x 2a則取x =2a 。注意2：盡管豎向分布鋼筋有抗剪作用，設(shè)計中只考慮其抗彎bwborhx0bwborhx0ahhww0界限相對受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度豎向分布鋼筋截面面積砼強(qiáng)度C50時此系數(shù)=1大偏壓對稱配筋計算swssAAA,分別為受拉區(qū)端部鋼筋、受壓區(qū)端部鋼筋和豎向分布鋼筋的截面面積已知已知：內(nèi)力設(shè)計值N,M，混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度fc豎向分布鋼筋的截面面積Asw和抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fyw端部鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fy。求得求得名義受壓區(qū)高度：ahhww0端部鋼筋ssAA )47()(00bahfAMwys端部鋼筋

10、端部鋼筋抵抗彎矩：墻肢彎矩設(shè)計值小于截面抵抗彎矩swMMM0設(shè)計表達(dá)式：)27(/5 .101bhfAbfafANxwywswwcywsw1)47()1)(1 (200afANhxhfAMywswwwywswsw分布鋼筋分布鋼筋抵抗彎矩：2)67()(0ahfMMAwysws端部鋼筋總面積：3分布鋼筋按構(gòu)造配筋豎向分布鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值端部鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值豎向分布鋼筋截面面積(給定)確定墻肢配筋和構(gòu)造的過程n在已經(jīng)確定了尺寸和混凝土強(qiáng)度以后，進(jìn)行配筋n設(shè)計中將豎向、水平分布筋功能分開考慮：q豎向分布筋抗彎；水平分布筋抗剪。q注意：豎向分布鋼筋同樣有抗剪作用，這里作為安全儲備。間接實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎

11、。n正截面承載力計算確定端部鋼筋面積q按柱縱筋計算類似方法(對稱形、截面形狀)。不同點(diǎn)：1.按配筋率等構(gòu)造要求給定豎向分布鋼筋面積2.計算抵抗彎矩所需端部鋼筋 As(減去豎向分布鋼筋的部分)。3.邊緣構(gòu)件的縱筋構(gòu)造要求（兩個條件）n斜截面承載力計算確認(rèn)水平分布鋼筋面積q強(qiáng)剪弱彎調(diào)整獲得剪力設(shè)計值V，q驗(yàn)算水平分布鋼筋滿足要求承載力要求A/sn墻肢的構(gòu)造要求最終確定三級剪力墻端部鋼筋（參考后面的例題）n端部鋼筋最終利用三個條件確定：例如n1、根據(jù)前面計算得到As。例如： As =367mmn三級剪力墻只需要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。根據(jù)對構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱筋的兩個要求：q2、計算0.005Ac對應(yīng)的鋼筋面積

12、。例如: 360mmq3、計算412對應(yīng)的鋼筋面積。例如: 452mmn按以上三者中最大的一個進(jìn)行配筋。此處的例子中，三個數(shù)中最大一個是452mm，所以最終取412進(jìn)行配筋。大偏壓非對稱配筋計算簡介已知已知：軸向壓力N，混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度fc; 豎向分布鋼筋的截面面積Asw,和屈服應(yīng)力fyw;要事先給定As 。再求求另一端As ：ssAA 先由78a計算名義受壓區(qū)高度x1)77()5 . 1(001xhfhAfAfAxbfaNwywwswysyswcm再由(7-7)計算另一端的端部鋼筋面積As 2小偏心受壓截面的應(yīng)力分布n小偏心受壓時，可能全截面受壓。至少受拉區(qū)鋼筋沒屈服。小偏心受壓墻的配筋

13、對稱截面n豎向分布鋼筋按構(gòu)造要求配置墻肢截面厚度截面有效高度墻肢軸力設(shè)計值端部鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值小偏心受壓墻的配筋非對稱截面n豎向分布鋼筋按構(gòu)造要求配置sybwEfhx0033. 018 . 00斜截面三種破壞形態(tài)n剪(斜)拉破壞q破壞特點(diǎn)：沒有或很少水平分布鋼筋。斜裂縫一出現(xiàn)就很快形成一條主裂縫，使墻肢劈裂而喪失承載能力。q措施：通過限制水平分布鋼筋的最小配筋率防止這種破壞。n斜壓破壞q破壞特點(diǎn)：剪力墻截面過小或混凝土等級過低。即使在墻肢中配置了過多的腹筋，當(dāng)腹筋應(yīng)力還沒有充分發(fā)揮作用時，混凝土已被剪壓破碎了。q措施：通過限制截面尺寸(剪壓比)來防止這種形式的破壞。n剪壓

14、破壞腹筋配置合適。這是剪力墻的水平分布筋的計算主要依據(jù)。腹筋可以抵抗斜裂縫的開展。q隨著斜裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，混凝土受剪區(qū)域逐漸減小，最后在壓、剪應(yīng)力的共同作用下剪壓區(qū)混凝土壓碎。q措施：斜截面承載力驗(yàn)算避免剪壓破壞。墻肢的剪壓比n墻肢截面需滿足以上剪壓比要求。n如果不滿足要求，則應(yīng)該提高截面面積或混凝土強(qiáng)度等級墻肢的強(qiáng)剪弱彎調(diào)整：增加剪力的組合設(shè)計值wvwVVn乘以放大系數(shù)以后，剪力設(shè)計值已經(jīng)增大了?？浯罅死щy，增加了安全性。n彎矩并沒有增大，間接實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)剪弱彎。底部加強(qiáng)部位墻肢最不利組合的剪力設(shè)計值底部加強(qiáng)部位墻肢的剪力設(shè)計值墻肢剪力放大系數(shù)(一、二、三、四級分別為1.6,1.4,1.2,1

15、.0)斜截面驗(yàn)算目的是確認(rèn)按構(gòu)造要求的水平分布鋼筋面積和間距滿足要求wvwVV墻肢腹板厚度腹板有效高度水平分布水平分布鋼筋總面積鋼筋總面積水平分布鋼筋間距砼抗拉強(qiáng)度設(shè)計值無地震作用組合有地震作用組合抗震設(shè)計的最小錨固長度(6.5節(jié)) 抗震設(shè)計時，縱向鋼筋的最小錨固長度應(yīng)按下列各式采用：aaEaaEaaEllllll00. 105. 115. 1四級：三級：一、二級：aEl抗震設(shè)計時受拉鋼筋的錨固長度al非抗震設(shè)計時受拉鋼筋的錨固長度n墻內(nèi)縱筋在頂層處應(yīng)錨入樓板或梁內(nèi)45d。n水平和豎向鋼筋的搭接，在同一截面內(nèi)不得超過同向鋼筋的50%(最多一半鋼筋在同一位置搭接)。PKPM剪力墻超筋三種情況n1

16、）剪力墻暗柱超筋：軟件給出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的，而各規(guī)范均要求剪力墻主筋的配筋面積以邊緣構(gòu)件方式給出，沒有最大配筋率。所以程序給出的剪力墻超筋是警告信息，可以酌情考慮或不予理睬；n2）剪力墻水平筋超筋：說明該結(jié)構(gòu)抗剪不夠，應(yīng)予以調(diào)整；n3）剪力墻連梁超筋：大多數(shù)情況下是在水平地震力作用下抗剪不夠。規(guī)范中規(guī)定允許對剪力墻連梁剛度進(jìn)行折減，折減后的剪力墻連梁在地震作用下基本上都會出現(xiàn)塑性變形，即連梁開裂。設(shè)計人員在進(jìn)行剪力墻連梁設(shè)計時，還應(yīng)考慮其配筋是否滿足正常狀態(tài)下極限承載力的要求。水平分布鋼筋的搭接、錨固和連接n一定要跨過中線后彎折剪力墻水平鋼筋錨固樓板與墻肢連接部位配筋構(gòu)造豎向分布鋼筋的配筋構(gòu)造搭接豎向分布鋼筋的配筋構(gòu)造搭接n墻內(nèi)縱筋在頂層處應(yīng)錨入樓板或梁內(nèi)45d。n水平和豎向鋼筋的搭接，在同一截面內(nèi)不得超過同向鋼筋的50%(最多一半鋼筋在同一位置搭接)。墻肢和連梁的洞口補(bǔ)強(qiáng)配筋構(gòu)造洞口補(bǔ)強(qiáng)和錯洞墻洞