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第5章剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移計算高層建筑結(jié)構(gòu)設計主要內(nèi)容:5.1概述5.2整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算5.3聯(lián)肢剪力墻的計算5.4壁式框架的計算5.4剪力墻設計難點5.1概述1)小開間橫墻承重特點:每開間設置承重橫墻,間距為2.7~3.9m,適用于住宅、旅館等小開間建筑。優(yōu)點:不需要隔墻;采用短向樓板,節(jié)約鋼筋等。缺點:橫墻數(shù)量多,承載力未充分利用,建筑平面布置不靈活,房屋自重及側(cè)向剛度大,水平地震作用大。大間距縱、橫墻承重小開間橫墻承重大開間橫墻承重5.1.1墻體承重方案1)宜沿主軸方向雙向或多向布置,不同方向的剪力墻宜聯(lián)結(jié)在一起,應盡量拉通、對直成為工形、T形、L型等有翼緣的墻;抗震設計時,不應采用僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置,宜使兩個方向側(cè)向剛度接近;剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。2)剪力墻布置不宜太密,使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度;若側(cè)向剛度過大,不僅加大自重,還會使地震力增大。3)剪力墻宜自下到上連續(xù)布置,避免剛度突變。4)剪力墻長度較大時,可通過開設洞口將長墻分成若干均勻的獨立墻段,墻段長度不宜大于8m,墻段總高度與墻段長度的比值不宜小于3。
5.1.2剪力墻的布置原則(參考《高規(guī)》7.1條)5)剪力墻的混凝土強度等級不應低于C20,短肢墻—筒體結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應低于C25。注:抗震設計時,剪力墻的底部應加強。無端柱或翼墻時剪力墻截面厚度見《抗震規(guī)范》(6.4.1條)6)剪力墻截面厚度除滿足其穩(wěn)定性驗算外,還應滿足:一、二級抗震時:底部加強部位,不應小于200mm且不宜小于層高或無支長度的1/16;其他部位,不應小于160mm且不宜小于層高或無支長度的1/20。三、四級抗震時:底部加強部位,不應小于160mm且不宜小于層高或無支長度的1/20;其他部位,不應小于140mm且不宜小于層高或無支長度的1/25。11)計算剪力墻的內(nèi)力與位移時,可以考慮縱、橫墻的共同工作。有效翼緣的寬度按下表采用,取最小值。
考慮方式截面形式T形或I形L形或[形按剪力墻間距按翼緣厚度按總高度按門窗洞口12)在雙十字形和井字形平面的建筑中,核心墻各墻段軸線錯開距離a不大于實體連接墻厚度的8倍,并且不大于2.5m時,整體墻可以作為整體平面剪力墻考慮,計算所得的內(nèi)力應乘以增大系數(shù)1.2,等效剛度應乘以折減系數(shù)0.8。13)當折線形剪力墻的各墻段總轉(zhuǎn)角不大于15°時,可按平面剪力墻考慮。5.1.3剪力墻的分類1、根據(jù)洞口的有無、大小、形狀和位置等,剪力墻主要可劃分為以下幾類:
整截面墻聯(lián)肢墻壁式框架整體小開口墻2)整體小開口墻:
幾何判定:(1)洞口稍大一些,且洞口沿豎向成列布置,(2)洞口面積超過墻面總面積的15%,但洞口對剪力墻的受力影響仍較小。受力特點:在水平荷載下,由于洞口的存在,墻肢中已出現(xiàn)局部彎曲,其截面應力可認為由墻體的整體彎曲和局部彎曲二者疊加組成,截面變形仍接近于整截面墻。
整體小開口墻3)聯(lián)肢墻:
幾何判定:沿豎向開有一列或多列較大的洞口,可以簡化為若干個單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁聯(lián)結(jié)起來組成。
受力特點:連梁對墻肢有一定的約束作用,墻肢局部彎矩較大,整個截面正應力已不再呈直線分布。
聯(lián)肢剪力墻4)壁式框架:幾何判定:當剪力墻成列布置的洞口很大,且洞口較寬,墻肢寬度相對較小,連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。受力特點:與框架結(jié)構(gòu)相類似。壁式框架剪力墻的等效剛度計算:思考:以頂點集中荷載為例,說明考慮剪切變形影響的剪力墻的等效剛度的求法。5.1.5剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析在豎向荷載作用下,各片剪力墻承受的壓力可近似按各肢剪力墻負荷面積分配;在水平荷載作用下,各片剪力墻承受的水平荷載可按結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析。即研究水平荷載在各榀剪力墻之間分配問題的一種簡化分析方法。剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖1、基本假定
1)樓蓋在自身平面內(nèi)的剛度無限大,平面外剛度很小,可以忽略;2)各片剪力墻在其平面內(nèi)的剛度較大,忽略其平面外的剛度;3)水平荷載作用點與結(jié)構(gòu)剛度中心重合,結(jié)構(gòu)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。2、剪力墻結(jié)構(gòu)平面協(xié)同工作分析
將剪力墻分為兩大類:第一類包括整截面墻、整體小開口墻和聯(lián)肢墻;第二類為壁式框架。第一類+第二類第一類1)第一類:包括整截面墻、整體小開口墻和聯(lián)肢墻。
(1)將水平荷載劃分均布荷載、倒三角形分布荷載或頂點集中荷載,或這三種荷載的某種組合;(2)計算沿水平荷載作用方向的m片剪力墻的總等效剛度;(3)根據(jù)剪力墻的等效剛度,計算每一片剪力墻所承受的水平荷載;(4)再根據(jù)每一片剪力墻所承受的水平荷載形式,進行各片剪力墻中連梁和墻肢的內(nèi)力和位移計算。2)第一類和第二類:包括整截面墻、整體小開口墻、聯(lián)肢墻和壁式框架。
注:剪力墻結(jié)構(gòu)體系在水平荷載作用下的計算問題就轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹袅Φ挠嬎恪?/p>
(1)將第一類剪力墻合并為總剪力墻,將壁式框架合并為總框架,按照框架—剪力墻鉸接體系分析方法,計算總剪力墻的內(nèi)力和位移。
一、墻體截面內(nèi)力
在水平荷載作用下,整截面墻可視為上端自由、下端固定的豎向懸臂梁,其任意截面的彎矩和剪力可按照材料力學方法進行計算。例:計算在水平均布荷載作用下,剪力墻底部彎矩和剪力。特點:截面正應力保持直線分布;墻體無反彎點。整截面墻計算簡圖二、位移和等效剛度由于剪力墻的截面高度較大,在計算位移時應考慮剪切變形的影響。同時,當墻面開有很小的洞口時,尚應考慮洞口對位移增大的影響。1、在水平荷載作用下,整截面墻考慮彎曲變形和剪切變形的頂點位移計算公式:注:考慮剪切變形的位移:(5.3.1)3、引入等效剛度EIeq
,可把剪切變形與彎曲變形綜合成彎曲變形的表達形式,則式可進一步寫成下列形式
(1)小洞口整體墻的折算截面面積為:式中—墻截面毛面積;—墻面洞口面積;—墻面總面積。(2)等效慣性矩問題:如何考慮洞口對截面面積及剛度的削弱影響?等效慣性矩取有洞口截面與無洞口截面的加權(quán)平均值。5.2.2整體小開口墻的計算問題:整體小開口墻的內(nèi)力如何計算?在水平荷載作用下,整體小開口墻同整截面墻一樣,仍可按照材料力學中的有關公式進行內(nèi)力和位移的計算,但其值要進行一定的修正。
一、整體彎曲和局部彎曲分析墻肢的彎矩墻肢截面上的正應力可看作由兩部分組成,一是剪力墻作為整體懸臂墻產(chǎn)生的正應力,稱為整體彎曲應力;另一是墻肢作為獨立懸臂墻產(chǎn)生的正應力,稱為局部彎曲應力。
若整體彎曲應力的彎矩占總彎矩Mp(ξ)的百分比為k,局部彎曲應力的彎矩占總彎矩Mp(ξ)的百分比為(1?k),則可將墻肢的彎矩寫為如下形式:二、整體小開口墻內(nèi)力和位移的實用計算
1、內(nèi)力
先將整體小開口墻視為一個上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件,計算出標高z處(第i樓層)的總彎矩Mi和總剪力Vi,再計算各墻肢的內(nèi)力。1)墻肢的彎矩3)墻肢的軸力
由于局部彎曲并不在各墻肢中產(chǎn)生軸力,故各墻肢的軸力等于整體彎曲在各墻肢中所產(chǎn)生正應力的合力,即2)墻肢的剪力
4)連梁內(nèi)力
2、位移和等效剛度
5.3聯(lián)肢剪力墻的計算
5.3.1雙肢剪力墻的計算
雙肢墻由連梁將兩墻肢聯(lián)結(jié)在一起,且墻肢的剛度一般比連梁的剛度大較多,相當于柱梁剛度比很大的一種框架,屬于高次超靜定結(jié)構(gòu),可采用連梁連續(xù)化的分析法。
問題:連梁連續(xù)化法的基本思路?雙肢墻連梁連續(xù)化分析法●微分方程的求解求解二階常系數(shù)非齊次線性微分方程●計算模型的簡化基本假定●按力法求解超靜定結(jié)構(gòu)兩個未知力的超靜定結(jié)構(gòu)●微分方程的建立補充條件●求解內(nèi)力微分關系求解內(nèi)力將連桿離散化,均勻分布求解兩個未知力的超靜定結(jié)構(gòu)受力平衡方程求解內(nèi)力多余未知力一、基本假定1)每一樓層處的連梁簡化為沿該樓層均勻連續(xù)分布的連桿。2)忽略連梁軸向變形,兩墻肢同一標高水平位移相等。轉(zhuǎn)角和曲率亦相同。3)每層連梁的反彎點在梁的跨度中央。4)沿豎向墻肢和連梁的剛度及層高均不變。當有變化時,可取幾何平均值。二、微分方程的建立1、第一步:根據(jù)基本體系在連梁切口處的變形連續(xù)條件,建立微分方程:
將連續(xù)化后的連梁沿反彎點處切開,可得力法求解時的基本體系。切開后的截面上有剪力集度τ(z)和軸力集度σ(z),取τ(z)為多余未知力。根據(jù)變形連續(xù)條件,切口處沿未知力τ(z)方向上的相對位移應為零,建立微分方程。(1)由于墻肢彎曲變形所產(chǎn)生的相對位移:當墻肢發(fā)生剪切變形時,只在墻肢的上、下截面產(chǎn)生相對水平錯動,此錯動不會使連梁切口處產(chǎn)生相對豎向位移,即由墻肢剪切變形所產(chǎn)生的相對位移為零。2)墻肢軸向變形所產(chǎn)生的相對位移
基本體系在切口處剪力作用下,自兩墻肢底至z截面處的軸向變形差為切口所產(chǎn)生的相對位移。
計算截面z截面處的軸力在數(shù)量上等于(H?z高度范圍)內(nèi)切口處的剪力之和:3)連梁彎曲和剪切變形所產(chǎn)生的相對位移
由于連梁切口處剪力τ(z)作用,使連梁產(chǎn)生彎曲和剪切變形,在切口處所產(chǎn)生的相對位移為(連梁切口處的變形連續(xù)條件)2、第二步:引入補充條件,求
(1)(2)將(1)、(2)式相加得3、第三步:微分方程的簡化
雙肢墻的基本微分方程:D為連梁的剛度S為雙肢墻中一個墻肢對組合截面形心軸的面積矩(反映洞口大?。│?為連梁與墻肢剛度比令:α
為剪力墻的整體工作系數(shù)整理后得:4、第四步:引入約束彎矩表述的微分方程三、微分方程的求解1、二階常系數(shù)非齊次線性微分方程求解注:推導一個例子2、根據(jù)邊界條件、彎矩和曲率的關系計算注:是否可以采用切口水平相對位移為零,進行求解?補充(參見課本第112頁):整體彎曲系數(shù)k影響k值的主要因素為整體工作系數(shù)α:1)當α值較小時,各截面的k值均很小,則墻肢的局部彎曲應力較大。因α值較小,表示連梁剛度較小,墻肢中彎矩較大而軸力較小,接近獨立懸臂墻的受力情況。2)當α值增大時,k值也增大,表示連梁的相對剛度增大,對墻肢的約束彎矩也增大,此時墻肢中的彎矩減小而軸力加大。3)當α>10時,k值趨近于1,表示墻肢彎矩以整體彎曲成分為主。四、內(nèi)力計算如將線約束彎矩m1(ξ)、m2(ξ)分別施加在兩墻肢上,則剛結(jié)連桿可變換成鉸結(jié)連桿(此處忽略了
τ(ξ)對墻肢軸力的影響)。鉸結(jié)連桿只能保證兩墻肢位移相等并傳遞軸力,即兩墻肢獨立工作,可按獨立懸臂梁分析;其整體工作通過約束彎矩考慮。1、連梁內(nèi)力2、墻肢內(nèi)力問題:連梁連續(xù)化法的基本思路?雙肢墻連梁連續(xù)化分析法●微分方程的求解求解二階常系數(shù)非齊次線性微分方程●計算模型的簡化基本假定●按力法求解超靜定結(jié)構(gòu)兩個未知力的超靜定結(jié)構(gòu)●微分方程的建立補充條件●求解內(nèi)力微分關系求解內(nèi)力五、位移和等效剛度1、位移(考慮墻肢彎曲變形和剪切變形的影響)2、等效剛度
六、雙肢墻內(nèi)力和位移分布特點:雙肢墻內(nèi)力和位移分布具有下述特點5.3.2多肢剪力墻的計算
問題:多肢墻與雙肢墻分析方法的異同?
多肢墻分析方法的基本假定和基本體系的取法均與雙肢墻類似;其微分方程表達式與雙肢墻相同,其解與雙肢墻的表達式完全一樣,只是式中有關參數(shù)應按多肢墻計算。一、微分方程的建立和求解計算步驟:1)m排連梁,m+1肢墻;2)未知量:各列連梁的中點切口處的剪力(或約束彎矩)3)協(xié)調(diào)方程:各組連梁的中點切口處的相對位移為零;4)建立m組協(xié)調(diào)方程,相疊加后可建立與雙肢墻完全相同的微分方程,其解與雙肢墻的表達式完全一樣,只是式中有關參數(shù)應按多肢墻計算;5)連梁約束彎矩的分配:連梁剛度大,分配的約束彎矩大,反之,減?。?/p>
6)考慮水平位置的影響,靠近墻中部的連梁剪應較大
。注:多肢墻的計算參數(shù)注:多肢墻的約束彎矩分配系數(shù)二、約束彎矩分配系數(shù)1、約束彎矩分配系數(shù)2、影響因素2)多肢墻的整體工作系數(shù)α1)各列連梁的剛度系數(shù)3)連梁的位置3、分配系數(shù)的計算5.4壁式框架的計算
由于墻肢和連梁的截面高度較大,節(jié)點區(qū)也較大,故計算時應將節(jié)點視為墻肢和連梁的剛域,按帶剛域的框架(即壁式框架)進行分析。
問題:壁式框架與框架結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別?壁式框架梁柱桿端均有剛域,從而使桿件的剛度增大;梁柱截面高度較大,需考慮桿件剪切變形的影響。5.4.1計算簡圖剛域的長度取值5.4.2帶剛域桿件的等效剛度
壁式框架與一般框架的區(qū)別:1)梁柱桿端均有剛域,從而使桿件的剛度增大;2)梁柱截面高度較大,需考慮桿件剪切變形的影響。1、無剛域桿件且不考慮剪切變形的轉(zhuǎn)動剛度
轉(zhuǎn)動剛度:當兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角θ=1時,所需的桿端彎矩。2、無剛域桿件但考慮剪切變形的剛度轉(zhuǎn)動剛度:當兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角θ=1時,所需的桿端彎矩。3、帶剛域桿件且考慮剪切變形的剛度
轉(zhuǎn)動剛度:帶剛域桿件,當兩端均產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角θ=1時所需的桿端彎矩。由結(jié)構(gòu)力學可知,當AB桿件兩端發(fā)生轉(zhuǎn)角1+?時,考慮桿件剪切變形后的桿端彎矩為
桿端的約束彎矩
4、帶剛域桿件的等效剛度
為簡化計算,可將帶剛域桿件用一個具有相同長度L的等截面受彎構(gòu)件來代替,使兩者具有相同的轉(zhuǎn)動剛度,即5.4.3內(nèi)力和位移計算將帶剛域桿件轉(zhuǎn)換為具有等效剛度的等截面桿件后,可采用D值法進行壁式框架的內(nèi)力和位移計算。
1、帶剛域柱的側(cè)移剛度D值2、帶剛域柱反彎點高度比的修正帶剛域柱應考慮柱下端剛域長度ah,其反彎點高度比應按下式確定:思考題:什么是桿件的轉(zhuǎn)動剛度及抗側(cè)剛度?二者如何轉(zhuǎn)換(不考慮剪切變形及剛域的影響),試推導。5.4.4剪力墻分類的判別一、剪力墻的受力特點
由于各類剪力墻洞口大小、位置及數(shù)量的不同,在水平荷載作用下其受力特點也不同。這主要表現(xiàn)為兩點:一是各墻肢截面上的正應力分布;二是沿墻肢高度方向上彎矩的變化規(guī)律。
(1)整截面墻如同豎向懸臂構(gòu)件,截面正應力呈直線分布,沿墻的高度方向彎矩圖既不發(fā)生突變也不出現(xiàn)反彎點,變形曲線以彎曲型為主。(2)獨立懸臂墻是指墻面洞口很大,連梁剛度很小,墻肢的剛度又相對較大時,即α值很?。é?/p>
≤1)的剪力墻。每個墻肢相當于一個懸臂墻,墻肢軸力為零,各墻肢自身截面上的正應力呈直線分布。彎矩圖既不發(fā)生突變也無反彎點,變形曲線以彎曲型為主。(3)整體小開口墻的洞口較小,α值很大,墻的整體性很好。水平荷載產(chǎn)生的彎矩主要由墻肢的軸力負擔,墻肢彎矩較小,彎矩圖有突變,但基本上無反彎點,截面正應力接近于直線分布,變形曲線仍以彎曲型為主,如圖所示。(4)雙肢墻(聯(lián)肢墻)介于整體小開口墻和獨立懸臂墻之間,連梁對墻肢有一定的約束作用,僅在一些樓層,墻肢局部彎矩較大,整個截面正應力已不再呈直線分布,變形曲線為彎曲型,如圖所示。(5)壁式框架是指洞口較寬,連梁與墻肢的截面彎曲剛度接近,墻肢中彎矩與框架柱相似,其彎矩圖不僅在樓層處有突變,而且在大多數(shù)樓層中都出現(xiàn)反彎點,變形曲線呈整體剪切型。注:由于連梁對墻肢的約束作用,使墻肢彎矩產(chǎn)生突變,突變值的大小主要取決于連梁與墻肢的相對剛度比。二、剪力墻分類的判別
一個是各墻肢間的整體性,由剪力墻的整體工作系數(shù)α來反映;一個是沿墻肢高度方向是否會出現(xiàn)反彎點,出現(xiàn)反彎點的層數(shù)越多,其受力性能越接近于壁式框架。1、剪力墻的整體性αα值的大小反映了連梁對墻肢約束作用的程度,對剪力墻的受力特點影響很大,因此可利用α值作為剪力墻分類的判別準則之一。注:四個參數(shù)的物理意義:
D為連梁的剛度S為雙肢墻中一個墻肢對組合截面形心軸的面積矩(反映洞口大?。│?為連梁與墻肢剛度比α
為剪力墻的整體工作系數(shù)D為連梁的剛度S為雙肢墻中一個墻肢對組合截面形心軸的面積矩(反映洞口大小)α1為連梁與墻肢剛度比α為剪力墻的整體工作系數(shù)注:注:α值越大,表明連梁的相對剛度越大,墻肢剛度相對較小,連梁對墻肢的約束作用也較大,墻的整體工作性能好,接近于整截面墻或整體小開口墻。反映了連梁與墻肢剛度比的影響,即洞口大小的影響;反映了洞口寬窄的影響,即洞口形狀的影響。
將D及α12代人α2得2、墻肢慣性矩比In/I1)壁式框架與整截面墻或整體小開口墻都有很大的
α
值,但二者受力特點完全不同。所以,除根據(jù)α值進行剪力墻分類判別外,還應判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會出現(xiàn)反彎點。2)In/I值反映了剪力墻截面削弱的程度。In/I值大,說明截面削弱較多,洞口較寬,墻肢相對較弱。因此,當In/I增大到某一值時,墻肢表現(xiàn)出框架柱的受力特點,即沿高度方向出現(xiàn)反彎點。因此,通常將In/I值作為剪力墻分類的第二個判別準則。注:判別墻肢出現(xiàn)反彎點時In/I的界限值用ζ表示,ζ值與α和層數(shù)n有關,可按表查得。
系數(shù)和見P.171表6.1和表6.2。分類界限5.5剪力墻設計
1.5xxx基本假定:1)截面變形符合平面假定;2)不考慮受拉混凝土作用:3)受壓區(qū)混凝土的應力圖用等效矩形應力圖替換,應力達到α1fc4)墻肢端部的縱向受拉、受壓鋼筋屈服;5)從受壓區(qū)邊緣算起1.5x范圍以外的受拉豎向分布鋼筋(中和軸)全屈服,中和軸以上的豎向分布鋼筋不參與受力計算。一、剪力墻截面設計
1.當時:2.當時:(一)偏心受壓正截面承載力計算1.矩形、T形、工形截面偏心受壓正截面承載力計算(1)無地震作用組合時:3.當時(大偏心受壓):4.當時(小偏心受壓):(2)有地震作用組合時:
(二)偏心受拉正截面承載力計算對于矩形截面偏心受拉剪力墻,不論大、小偏拉,其正截面承載力可下列近似公式驗算:無地震作用組合有地震作用組合和可按下列公式計算:鋼筋承受的拉力鋼筋對之矩式中各符號的含義與偏心受壓計算公式中相同。(三)偏心受壓斜截面受剪承載力計算1.剪力設計值取值剪力墻的剪力設計值應按下列規(guī)定計算:式中V—考慮地震作用組合的剪力墻墻肢底部加強部位截面的剪力設計值;—考慮地震作用組合的剪力墻墻肢底部加強部位截面的剪力計算值;—考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)后的剪力墻墻肢正截面抗彎承載力,應按實際配筋面積、材料強度標準值和軸向力設計值確定,有翼墻時應考慮墻兩側(cè)各一倍翼墻厚度范圍內(nèi)的縱向鋼筋;—剪力增大系數(shù),一級為1.6,二級為1.4,三級為1.2。
有地震作用組合時,剪力墻底部加強部位墻肢截面的剪力設計值,一、二、三級抗震等級時應按下式調(diào)整:9度時尚應符合2.剪力墻截面尺寸限制條件剪力墻的截面應符合下列要求:無地震作用組合有地震作用組合剪跨比時剪跨比時式中—剪力墻的剪力設計值;—矩形截面的寬度或工形截面、T形截面的腹板寬度;—剪力墻截面有效高度;—混凝土強度影響系數(shù),當混凝土強度等級不大于C50時取1.0;當為C80時取0.8;C50~C80時可按線性內(nèi)插取用。3.斜截面受剪承載力計算偏心受壓剪力墻其斜截面受剪承載力應按下列公式驗算:無地震作用組合有地震作用組合式中—剪力墻的軸向壓力設計值,當大于時,取等于;—剪力墻計算截面處的調(diào)整組合剪力設計值;—剪力墻截面面積;—T形或工形截面剪力墻腹板的面積,矩形截面時取等于;—計算截面處的剪跨比,,小于1.5時取1.5,大于2.2時取2.2。當計算截面與墻底之間的距離小于時,應按距底處的彎矩值與剪力值計算;—剪力墻水平分布鋼筋間距;—剪力墻水平分布鋼筋截面面積;—剪力墻水平分布鋼筋抗拉強度設計值;—取0.85。(四)偏心受拉斜截面受剪承載力計算偏心受壓剪力墻,其斜截面受剪承載力應按下列公式驗算:無地震作用組合當公式右邊計算值小于時,取等于。有地震作用組合當公式右邊計算值小于時,取等于(五)一級抗震等級剪力墻水平施工縫處的受剪承載力驗算一級抗震等級剪力墻水平施工縫處豎向鋼筋的截面面積應符合下列要求:當N為軸向壓力時當N為軸向拉力時
—水平施工縫處的剪力設計值;—水平施工縫處考慮地震組合的軸向力設計值;—剪力墻水平施工縫處全部豎向鋼筋的截面面積(包括腹板內(nèi)的豎向分布鋼筋,附加豎向插筋以及端部暗柱和翼柱內(nèi)豎向鋼筋的截面面積)。(六)平面外軸心受壓承載力驗算
—取全部豎向鋼筋的截面面積;—穩(wěn)定系數(shù),在確定穩(wěn)定系數(shù)時平面外計算長度可按層高??;—取計算截面最大軸壓力設計值。式中二、連梁截面設計(一)正截面承載力計算連梁常采用對稱配筋,正截面承載力按雙筋截面梁考慮??山瓢聪率接嬎悖菏街小B梁彎矩設計值;—連梁截面有效高度。
當聯(lián)肢剪力墻中某幾層連梁的彎矩設計值超過其最大受彎承載力時,可降低這些部位的連梁彎矩設計值,并將其余部位的連梁彎矩設計值相應提高,以滿足平衡條件。經(jīng)調(diào)整的連梁彎矩設計值,可均取為最大彎矩連梁調(diào)整前彎矩設計值的80%。(二)斜截面受剪承載力設計
聯(lián)肢剪力墻連梁的彎矩設計值1.剪力設計值取值連梁的剪力設計值應按下列規(guī)定計算:(1)無地震作用組合,取考慮水平荷載組合的剪力設計值;(2)有地震作用組合的一、二、三級抗震等級時9度時尚應符合式中—分別為連梁左、右端按實配鋼筋計算的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值;—分別為連梁左、右端考慮地震作用組合的彎矩設計值;—考慮地震作用組合的豎向荷載作用下,按簡支梁計算的剪力;—連梁的凈垮;—連梁剪力增大系數(shù),一級取1.3,二級取1.2,三級去1.1。2.截面尺寸限制條件剪力墻連梁的截面尺寸應符合下列要求:無地震作用組合有地震作用組合跨高比大于2.5時跨高比不大于2.5時3.斜截面受剪承載力計算(1)無地震作用組合(2)有地震作用組合跨高比大于2.5時跨高比不大于2.5時5.6構(gòu)造要求
5.6.1剪力墻邊緣構(gòu)件
作用:提高墻肢端部砼極限壓應變、改善剪力墻延性。分類:約束邊緣構(gòu)件與構(gòu)造邊緣構(gòu)件(一)約束邊緣構(gòu)件1、需設約束邊緣構(gòu)件的剪力墻:一、二、三級剪力墻底截面的軸壓比超過0.1(9度一級)、0.2(7、8度一級)或0.3(二、三級)的剪力墻,部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻,應在底部加強部位及相鄰的上一層設置約束邊緣構(gòu)件。剪力墻的約束邊緣構(gòu)件(a)暗柱;(b)有翼柱;(c)有端柱;(d)轉(zhuǎn)角柱(L形墻)
式中—約束邊緣構(gòu)件配筋特征值;—混凝土軸心抗壓強度設計值;—箍筋或邊筋的抗拉強度設計值,超過360MPa時,應按360MPa計算。2.剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設計應符合下列要求:
(1)約束邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度和箍筋配箍特征值符合下表的要求,且一、二級抗震設計時箍筋直徑均不應小于8mm、箍筋間距分別不應小于100mm和150mm。箍筋的配筋范圍如圖中的陰影面積所式,其體積配箍率應按下式計算:3.約束邊緣構(gòu)件縱向鋼筋的配筋范圍
不應小于圖陰影面積,其縱向鋼筋最小截面面積,一、二級抗震設計時分別不應小于圖中陰影面積的1.2%和1.0%并分別不應小于6φ16和6φ14。
約束邊緣構(gòu)件范圍及其配箍率特征值項目一級(9度)一級(7、8度)二級0.200.200.20(暗柱)0.250.200.20(翼墻或端柱)0.200.150.15注:1為約束邊緣構(gòu)件的配筋特征值,為剪力墻墻肢長度;2為約束邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度,不應小于表中數(shù)值、和450mm三者的較大值,有翼墻或端柱時尚不應小于翼墻厚度或端柱沿墻肢方向截面高度加300mm;3翼墻長度小于其厚度3倍或端柱截面邊長小于墻厚的2倍時,視為無翼墻或無端柱。(二)構(gòu)造邊緣構(gòu)件
剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的設計宜符合下列要求:1.構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍和計算縱向鋼筋用量的截面面積宜取圖中的陰影部分;2.構(gòu)造邊緣構(gòu)件的縱向鋼筋應滿足受彎承載力要求;3.抗震設計時,構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最小配筋應符合下表的規(guī)定,箍筋的無支長度不應小于300mm,拉筋的水平間距不應于縱向鋼筋間距的2倍。當剪力墻端部為端柱時,端柱中縱向鋼筋及箍筋宜按框架柱的構(gòu)造要求配置;4.抗震設計時,對于復雜高層建筑結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)以及B級高度的剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪墻(筒體),其構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最小配筋應符合下列要求:1)縱向鋼筋最小配筋應將下表中的0.008、0.006和0.004分別代之以0.010、0.008和0.005;2)箍筋的配筋范圍宜取圖26中陰影部分,其配筋特征值不宜小于0.1。
圖26剪力墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件(a)暗柱;(b)翼柱;(c)端柱5.非抗震設計時,剪力墻端部應按構(gòu)造配置不小于4根12mm的縱向鋼筋,沿縱向鋼筋應配置不少于直徑為6mm、間距為250mm的拉筋。剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋要求底部加強部位其他部位抗震等級縱向鋼筋最小量(取較大值)箍筋縱向鋼筋最小量(取較大值)箍筋最小直徑(mm)最大間距(mm)最小直徑(mm)最大間距(mm)一級---0.0086148150二級---0.0066128200三級0.00541261500.0044128200四級0.00541262000.004412
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