钢筋混凝土剪力墙设计

第七章钢筋混凝土剪力墙设计

7.1 概述

1、剪力墙设计设计计算内容与要求

（1）设计对象

（a）剪力墙

正截面：N、M，压弯构件——竖向钢筋

斜截面：V，受剪构件——水平钢筋

（b）连梁：M、V，受弯、受剪——纵筋与箍筋

（2）设计要求：满足强度、刚度、稳定性和延性

（3）设计措施

（a）内力调整

（b）截面尺寸

（c）纵筋或竖向钢筋

（d）箍筋或水平钢筋

2、剪力墙的特点

¾剪力墙是宽度和高度比其厚度大得多,为了保证剪力墙的侧向稳定，各层楼盖对它的支撑作用相当重要。

¾剪力墙的下部一般固结于基础顶面，构成竖向悬臂构件，习惯上称其为落地剪力墙。

¾剪力墙既可以承受水平荷载，也可以承受竖向荷载，但承受平行于墙体平面的水平荷载是其主要作用。

¾由于纵横墙相连，故剪力墙的截面形成 I形、Z 形、T 形和］形。剪力墙上开洞时应尽量使洞口上下对齐，布置规则，洞到墙边的距离必须满足一定的要求。

¾有时底层需要大开间用作门厅、餐厅、商场或车库，这时底层用柱支承，形成框支剪力墙。

¾剪力墙的间距决定了楼板的跨度，一般为 3 ～8 m，适用于隔墙位置固定，平面布置比较规则的住宅、旅馆等建筑。

¾当底层或底部若干层需要取消一部分剪力墙，以形成大空间满足建筑要求时，一部分剪力墙的底部成为框架，即成为框支剪力墙，其余部分的剪力墙仍为落地剪力墙。

这类结构体系称为底部大空间剪力墙结构。为了使上层剪力墙的水平力有效地传递

到落地剪力墙上，需设置过渡楼面，一般称为转换层。较小的转换层可采用厚板，

较大的转换层则采用梁或桁架。

3、剪力墙的设计原则

z强墙弱梁

z强剪弱弯

z墙肢轴压比限制和设置边缘构件

z加强重点部位：底部

z保证连梁延性

4、剪力墙的布置

¾剪力墙应双向或多向布置，抗侧刚度接近、均匀、适当。

¾截面简单、规则、刚度均匀，洞口对齐，形成明确的墙肢和连梁，墙肢刚度相近。

不宜错洞或叠合错洞。

¾剪力墙长度不宜大于8米，独立墙段的总高度与长度之比不宜大于 2。较长的剪力墙可用楼板或弱连梁分为若干个独立墙段。

¾剪力墙沿高度连续、不突变。

¾剪力墙平面外稳定—平面外弯矩控制---加墙、扶壁柱、暗柱、型钢。

¾连梁上不宜支撑主梁等受力构件。

5、剪力墙的性能--悬臂剪力墙

¾剪力墙的破坏形态： 剪力墙是承受压(拉)、弯、剪的构件。在轴向压力和水平力的作用下，悬臂剪力墙破坏形态可以归纳为弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏和滑移破坏几种形态。弯 曲破坏又分为大偏压破坏和小偏压破坏，大偏压破坏是具有延性的破坏形态 ，小偏压破坏的延性很小，而剪切破坏是脆性的。

6、剪力墙在高轴压比下的破坏和轴压比限制

7、剪力墙的剪切破坏类型和平面外错断

¾ 剪力墙平面内的剪切破坏有三种类型

¾ (1)剪拉破坏; ¾ (2)剪压破坏， ¾ (3)剪切滑移破坏，

¾ 平面外的错断

8、剪力墙的性能--悬臂剪力墙

剪跨比/w M Vh

剪跨比/w M Vh 是影响剪力墙破坏形态的重要因素。时，容易实现弯曲破坏，延性较好; 时，可能弯坏 ，也可能剪坏 ，按照强剪弱弯合理设计，也可能实现延性尚好的弯剪破坏; /w M Vh >21>12/w M Vh >/w M Vh <的剪力墙，一般都出现剪切破坏。 轴压比

轴压比定义为截面轴向平均应力与混凝土轴心受压强度的比值N/Af，是影响剪力墙破坏形态的另一个重要因素，轴压比大可能形成小偏压破坏，它的延性较小。设计时除了需要限制轴压比数值外，还要在剪力墙压应力较大的边缘配置箍筋，形成约束混凝土以提高混凝土边缘的极限压应变 ，改善其延性。 9、受弯剪力墙延性的影响因素

(1)轴向压力大时，受压区相对高度大，延性降低;

(2)大偏心受压的剪力墙受压区高度小，其延性较小偏压剪力墙延性好 ;

(3)有翼缘或明柱的I字形剪力墙可减小受压区高度，延性较好 ;

(4)分布钢筋配筋率高，受压区加大，对弯曲延性不利，但它可以提高抗剪能力，防止脆性破坏;

(5)提高混凝土强度可以减小受压区高度，也可提高延性。

10、剪力墙的塑性铰区和加强部位

¾悬臂剪力墙都在底部弯矩最大，底截面可能出现塑性铰。塑性铰区也是剪力最大的部位，斜裂缝常常在这个部位出现，且分布在一定范围，反复荷载作用就形成交叉裂缝，可能出现剪切破坏。在塑性铰区要采取加强措施，称为剪力墙的加强部位。

11、剪力墙底部塑性铰区加强措施

(1)要求设计强剪弱弯的剪力墙，防止在钢筋受弯屈服以前出现剪拉和剪压破坏;

(2)限制剪力墙截面的平均剪应力(剪压比);

(3)设计有翼缘的剪力墙(工,L,[、口等形状)，避免设计一字形截面的剪力墙。

12、矮墙

M Vh小于1的剪力墙属于矮墙。

¾剪跨比/w

¾矮墙几乎都是剪切破坏。因此在矮墙中限制名义剪应力、并加大抗剪钢筋是防止其突然出现脆性破坏 的主要措施。

¾在更矮的墙中弯曲应力更小,由主拉应力起控制作用,往往出现45度方向的斜裂缝,斜裂缝形成后,主要通过斜向的混凝土柱体传递剪力,在这种情况下,水平和竖向分

布钢筋共同阻止斜裂缝的开展。

13、剪力墙 墙肢的加强措施

¾剪力墙要满足最小厚度要求

¾强剪弱弯要求

¾剪压比限制要求

¾墙肢要设置约束边缘构件或者构造边缘构件

¾墙肢内设置的分布钢筋不能小于最小配筋率

¾保证墙肢平面外的稳定与承载力

7.2 墙肢设计

1、墙肢截面承载力计算

¾正截面抗弯承载力计算

¾大偏心受压承载力计算公式

¾小偏心受压承载力计算

¾偏心受拉承载力计算

¾斜截面抗剪承载力计算

¾抗剪承载力计算公式

¾剪力墙截面尺寸及剪压比限制

正截面抗弯承载力计算