剪力墙结构设计概要

一、剪力墙结构布置概要

结构布置 尺寸和材料 组合弯矩计算值 强墙弱梁调整和强剪弱弯调整 墙肢截面设计 连梁截面设计 构造边缘构件(毕业设计中不考虑约束边缘构件)

二、剪力墙计算过程概要


三、剪力墙截面设计过程概要

பைடு நூலகம்

一、剪力墙结构布置概要 简单、规则、均匀、对称
注：抗震教材中P.168－180给出了框架剪力墙结构水平 荷载内力计算的全过程。


剪力墙分类和计算方法
整体小开口墙的内力计算公式
1、墙肢弯矩 2、墙肢轴力
M i ( x) 0.85 M p ( x) Ii I 0.15 M p ( x) i I Ii
Ai yi N i 0.85 M p ( x) I


竖向：端部钢筋和竖向分布钢筋共同抗弯 端部钢筋类似梁上、下的纵向受力钢筋－需经抗弯承载力验算获得 竖向分布钢筋按构造配筋－同时也参与抗弯 水平：水平分布钢筋抗剪，需通过斜截面抗剪承载力计算确定。back
剪力墙中的钢筋



抗震要求不能单排配筋。厚度大时，中间素混凝 土过后，可设三排甚至更多。 竖向分布钢筋象梁的腰筋，水平分布钢筋象柱的 箍筋。但是计算结构承载力时要考虑分布钢筋。 墙端部有边缘构件，旨在提高端部混凝土的抗压 能力。
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框架要求的调整(比较)

强剪弱弯调整：增加剪力的组合设计值
底部加强部位墙 肢的剪力设计值
底部加强部位墙 肢最不利组合的 剪力设计值
V vwVw
墙肢剪力放大系数 (一、二、三、四级分别 为1.6,1.4,1.2,1.0)


乘以放大系数以后，剪力设计值已经增大了。 夸大了困难，增加了安全性。 弯矩并没有增大，间接实现了强剪弱弯。
剪力墙的尺寸和各部分名称
墙肢高度 (悬臂梁跨度) 连梁宽度 连梁高度 墙肢长度 不大于8m (截面高度hw) 连梁跨度
墙肢厚度 不小于160mm (截面宽度bw)
联肢墙为墙段长度 小开口墙为墙肢长度
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底部加强区(P.178)

塑性铰区：底部高度等于截面高度的范围 底部加强区(高规7.1.9) ：含塑性铰区在内。
剪力墙的两类边缘构件(P.189-191)

边缘构件：暗柱、端柱、翼墙、转角墙

约束边缘构件：三、四级剪力墙不需要设置 构造边缘构件：毕业设计中仅考虑此类构件

作用：提高墙肢端部混凝土极限压应变，改 善剪力墙的延性。
剪力墙尺寸和材料墙肢最小厚度
h－层高



160mm是最小的可能厚度. 电梯井墙肢厚度不宜小于160mm 剪力墙墙肢混凝土强度>C20 每一个墙肢长度不大于8m 剪力墙墙肢钢筋：
对楼盖的要求
剪力墙门窗洞到边缘的尺寸要求


上图中兰框中为门窗洞 距外纵墙600，距外横墙300，距内墙150。两洞间500mm
墙段和墙肢的长度
洞口应设置成弱连梁（跨高比>6） 近似形成若干独立墙段(非墙肢)
剪力墙中的钢筋
边缘构件 竖向分布筋 －抗弯 箍筋
端部纵筋 竖向抗弯
拉筋
水平(横向) 分布筋－抗剪
2.
剪力墙墙肢内力计算方法一览
恒 轴力 弯矩 剪力

活
风 结构计算 结构计算
震 结构计算 结构计算
均布荷载 0 0
按负荷面 积分配
0 0
非抗震设 计时计算
抗震设计 多遇地震
四种荷载分别计算对应的内力 以上“结构计算”指采用整体墙、联肢墙、壁 式框架等的计算方法进行计算
剪力墙在竖向荷载作用下内力计算

底部加强区 ≧ max{总高度/8, 底层两层高} 适当提高抗剪承载力 对轴压比有较高的限值 特殊的构造措施

对加强区的特殊处理


如果地下室顶板为上部结构嵌固部位，则剪力 墙底部加强区起算层号中扣除了地下室。
地下室顶板作为嵌固部位的若干规定

地下室顶板作为嵌固部位的条件



刚度比要求：抗规6.1.14，地下室的抗侧刚度不小于上部结 构刚度的2倍。 地下室顶板距离室外地坪高度不宜过大，宜小于地下室高度 的1/3。 地下室外墙距离上部结构不宜过远(不大于40-50m)。



各片剪力墙单独计算。不考虑结构连续性和各结构单 元及各剪力墙的协同工作。 墙肢轴力由竖向荷载引起，弯矩和剪力为零 竖向荷载：墙负荷范围内的永久和可变荷载

各层楼面荷载：三角形或梯形分布或集中荷载 剪力墙自重：均布荷载 注1：此方法与楼面传给梁的荷载计算方法类似 注2：本方法仅适用现浇楼盖 注3：联肢墙的墙肢受力，以洞口中线分界 注4：计算墙肢自重重力荷载时，要扣除门窗洞
(7 4b)
竖向分布钢筋抗 拉强度设计值
M M 0 M sw
3
墙肢弯矩设计值小于截面抵抗弯矩
端部钢筋抗拉 强度设计值
端部钢筋总面积： As
M M sw f y (hw0 a ' )
(7 6)
斜截面验算 — 确认按构造要求的水平分
布钢筋面积和间距满足要求
剪力墙结构设计步骤
一、剪力墙结构布置－高层第二章 二、剪力墙的计算－高层第五章 三、剪力墙墙肢和连梁的设计(配筋)－高层第7章 （仅考虑毕业设计中的内容，三级以下剪力墙）
可简化为平面计算的剪力墙分类
整体弯矩
局部弯矩
壁式框架


随着开口的增加，变形逐渐由弯 曲型过渡到剪切型 洞口不规则墙不能简化为杆件体 系进行计算

竖向分布筋抗弯；水平分布筋抗剪。 竖向分布钢筋同样有抗剪作用，这里作为安全储备。 间接实现强剪弱弯。 按柱纵筋计算类似方法(对称形、截面形状)。不同点：


正截面承载力计算－确定端部钢筋面积

按配筋率等构造要求给定竖向分布钢筋面积 端部钢筋计算时，需在减去竖向分布钢筋的抵抗弯矩。 需考虑边缘构件的配筋率构造要求（计算时不计边缘构件）

斜截面承载力计算－确认水平分布钢筋面积

强剪弱弯调整，然后验证水平分布钢筋满足要求

墙肢的构造要求
大偏压对称配筋计算
As As'
端部 钢筋
hw0 hw a
分别为受拉区端部钢筋、受压区 As , As , Asw 端部钢筋和竖向分布钢筋的截面面积 已知：内力设计值N,M，混凝土的轴心抗压强度fc 竖向分布钢筋的截面面积Asw和抗拉强度设计值fyw 端部钢筋的抗拉强度设计值fy。求得名义受压区高度： 1
轴压比 n=N / fcA
墙肢轴压比限值
一级(9度) 0.4
一级(7,8度) 二级 0.5 0.6
需设约束边缘构件限值
0.1
0.2
0.3
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墙肢的剪压比


墙肢截面需满足以上剪压比要求。 如果不满足要求，则应该提高截面面积或混凝土强度等级
墙肢设计的内容－确定配筋和构造

设计中将竖向、水平分布筋功能分开考虑：
抗震要求的调整－组合以后


基本思想：获得内力的组合值以后，再根据强 剪弱弯，强柱(墙)弱梁等要求得到调整后的内 力设计值－用于设计。 剪力墙要求的调整

墙肢：强剪弱弯调整 连梁：强墙弱梁(降低连梁弯矩)＋强剪弱弯调整 框架柱：强柱弱梁(降低柱弯矩) ＋强剪弱弯调整 框架梁：强剪弱弯调整(梁和柱均需要调整)
三、剪力墙截面设计过程概要
1. 2.

已知墙肢、连梁内力设计值(组合、调整后的结果)。◇ 按轴压比校核墙肢截面尺寸和混凝土等级。◇
最后还要验算墙肢剪压比(7-20)，连梁剪压比(7-26) ◇


验算轴压比(表7-3)。确定是否应设置边缘构件。
根据构造要求初定两种分布钢筋的层数、直径和间距。◇
3. 4. 5. 6. 7.


顶板构造要求：楼板不小于180mm，砼强度不小于C30。 宜采用双层双向配筋。 此时剪力墙加强区起算层号中扣除了地下室。
截面设计原则和措施－延性剪力墙


墙肢 1、强墙弱梁（破坏机制）：连梁先于墙肢屈服(框架剪力墙结 构中，联系梁同样要弱于剪力墙) 2、强剪弱弯：包括塑性铰区域在内任何区域均不能出现剪切破 坏和锚固破坏。充分发挥抗拉钢筋的延性。 3、限制轴压比 4、设置边缘构件 5、尽可能出现大偏压；不能出现小偏拉。 6、剪力墙的破坏形态与剪跨比有关——（中）高墙 连梁 1、强剪弱弯 连梁也同样要强剪弱弯 2、抗剪配筋 配筋形式——交叉斜筋 大配筋量 3、连梁尺寸

判断墙肢属于大(小)偏心受压(7-1)。◇ ”正截面”设计：确定端部纵筋截面面积(定钢筋数与直径) ◇ 斜截面设计：用初选水平分布钢筋验算抗剪承载力(7-18) ◇ 对约束边缘构件计算确定体积配箍率(7-22) ◇ 。 连梁设计◇
连梁抗弯计算决定主筋(7-24) 连梁抗剪计算决定箍筋配筋(7-25)


1、几何参数：各墙肢、连梁的截面面积和惯性矩； 2、刚度参数：墙梁刚度比、连梁和墙肢等效刚度 3、影响系数：轴向变形影响系数、剪切影响系数等 4、整体系数：和1

2、(利用1）计算连杆约束弯矩m() 3、(利用2）计算连梁剪力和弯矩 P.76 4、(利用1和3）计算墙肢中的内力和位移P.76
内力设计值选取(高层7.2.1节)

两种组合：有、无地震作用 内力设计值：组合最不利内力或调整后的内力 控制截面：


墙底截面：弯矩最大，底部加强区(高度＝截面高度)) 尺寸(厚度)改变处截面 材料改变的截面（混凝土强度等级和/或钢筋配筋）