第5章剪力墙结构设计PPT课件

构的水平力合力中心与结构刚度中心重合时，结 构不会产生扭转，各片剪力墙在同一层楼板标高 处的侧移将相等。因此，总水平荷载将按各片剪 力墙的刚度大小向各片墙分配。所有抗侧力单元 都是剪力墙，它们有相类似的沿高度变形曲线— 弯曲形变形曲线，各片剪力墙水平荷载沿高度的 分布也将类似，与总荷载沿高度分布相同。因此， 分配总荷载或分配层剪力的效果是相同的。
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第五章 剪力墙结构设计
高层建筑中应用的剪力墙结构，实际上是一悬 臂型结构，它的受力情况将随洞口的大小、形 状和位置的不同而变化。在通常矩形洞口且其 位置接近横向尺度中部的情况下，其受力特点 主要决定于洞口的大小，据此可将剪力墙分为 不同的类型，每种类型有不同的力学特性。
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第五章 剪力墙结构设计
5.2.1 基本假定 1）竖向荷载在纵横向剪力墙平均按45度刚性角 传力。 2）每片墙体结构仅在其自身平面内提供抗侧刚 度，在平面外的刚度可忽略不计。 3）平面楼盖在其自身平面内刚度无限大。 4）剪力墙结构在使用荷载作用下构件材料均处 于线弹性阶段。
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第五章 剪力墙结构设计
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第五章 剪力墙结构设计
(3)应控制单片剪力墙的长度，较长的剪力墙 宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干 墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独 立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于 2，以保证由抗弯承载力来控制剪力墙的破 坏状态，提高剪力墙结构的延性变形能力。 墙肢截面高度不宜大于8m。
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第五章 剪力墙结构设计
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5.2.4 水平荷载的分配 当有m片墙时，第i片墙第j层分配到的剪力为
Vij
Ei Ieqi
m
V pj
Ei Ieqi
i 1
式中 Vpj—由水平荷载产生的j层总剪力； EiIeqi —第i片墙的等效抗弯刚度。
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5.2.4 水平荷载的分配 如果结构的刚度中心与质量中心不一致，因而
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第五章 剪力墙结构设计
在承载力计算中，剪力墙的翼缘计算宽度可 取剪力墙的间距、门窗洞间翼墙宽度、剪力 墙厚度加两侧各6倍厚度三者中的最小值。
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5.2.4 水平荷载的分配 各片剪力墙是通过刚性楼板联系在一起的。当结
构造处理 承载力设计 荷载效应组合
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第五章 剪力墙结构设计
5.2 剪力墙结构的内力和侧移的简化近似计算
5.2.1 基本假定 剪力墙结构由竖向承重墙体和水平楼板及
连梁构成，整体性好。在竖向荷载作用下，按45
度刚性角向下传力；水平荷载作用下，每片墙体按其 所提供的等效抗弯刚度大小来分配水平荷载。因此剪 力墙的内力和侧移计算可简化为竖向荷载作用下的计 算以及水平荷载作用下平面剪力墙的计算。
第五章 剪力墙结构设计
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第五章 剪力墙结构设计
5.1 剪力墙设计计算要点及程序框图
1. 剪力墙设计要点
(1)剪力墙结构中剪力墙的平面布置必须使结构质 心和刚心尽可能接近，以避免产生扭转效应。剪 力墙的布置应能抵抗两个主轴方向的水平荷载的 作用，特别地，在抗震设计时，应使结构在两个 主轴方向的抗侧刚度及振动性能相接近。 (2)剪力墙的数量应能保证在抗震设计时，剪力墙 承受的第一振型底部地震倾覆力矩不小于结构总 底部地震倾覆力矩的50％。并能满足高层建筑结 构顶点水平侧移限值和房间相对侧移限值的要求。
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5.2.3 水平荷载作用下的计算单元和计算简图 剪力墙结构是空间盒子式结构，但是，根据平面
结构基本假定，可按纵、横两方向墙体分别按平 面结构进行分析，大大简化在水平荷载下的计算。 当简化为平面结构计算时，可以把与它正交的另 一方向墙作为翼缘，这样可使计算更符合实际。
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第五章 剪力墙结构设计
(5)抗震设计时，除底部加强部位应对剪力设计 值进行抗震调整外，其他各层短肢剪力墙的剪 力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大 系数1.4和1.2。且短肢剪力墙的全部纵向钢筋的 配筋率应满足底部加强部位不宜小于1.5％，其 他部位不宜小于1.0％。
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第五章 剪力墙结构设计 根据高宽比限值确定三维几何参数 剪力墙平面布置 剪力墙墙厚初选 计算单元选取 竖向荷载作用下内力计算 水平荷载下的内力和侧移计算
(4)应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙墙肢 与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取 以下措施中的一个措施，减小梁端部弯矩对墙 的不利影响： ① 沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗 该墙肢平面外弯矩。 ② 当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时， 宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。扶壁柱宜按计 算确定截面及配筋。 ③ 当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设 置暗柱，并宜按计算确定配筋。 ④ 必要时，剪力墙内可设置型钢。
5.2.5 剪力墙的分类以及受力特点 在水平荷载作用下，剪力墙处于二维受力状态，
严格说来，应按照平面问题求解。借助电子计 算机，用平面有限元方法(离散为三角形或矩 形单元)可以求出任意形状尺寸、任意荷载和 墙厚变化时各点的应力，精确度也较高。 从实用上讲，目前工程设计中一般是根据开洞 大小、截面应力分布特点进行简化计算。
在水平力作用下，楼层平面会绕刚度中心的扭 转。考虑扭转作用时，各片剪力墙分配的水平 力与不考虑扭转时，有些不同。工程设计中只 要房屋体型规整，剪力墙的布置又尽可能考虑 让其对称，为了简单，常不考虑扭转的影响。 所以本章不讨论无扭转时的计算，如需要，可 参考有关规程及参考书。
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第五章 剪力墙结构设计
5.2.2 竖向荷载作用下的内力计算 竖向荷载通过楼板传递到墙，各片墙的竖向
荷载可按照它的受荷面积计算。竖向荷载除了在 连梁(门窗洞口上的梁)内产生弯矩外，在墙肢内 主要是产生轴向力。可用比较简单的方法确定其 内力。
如果楼板中有大梁，传到墙上的集中荷载可 按45度扩散角向下扩散到整个墙截面。所以，除 了考虑大梁下的局部承压外，可按分布荷载计算 集中力对墙面的影响。当纵墙和横墙是整体联结 时，一个方向墙上的荷载可以向另一个方向墙扩 散，因此，在楼板以下一定距离以外，可以认为 竖向荷载在两方向墙内均匀分布。