高層建筑結構設計.第七章

鋼砼剪力墻設計

第1頁，共67頁。

簡要回顧Review框架結構梁構件設計要點？框架結構柱構件設計要點？框架結構節點核心區設計要點？有哪些主要的構造要求？2第2頁，共67頁。

概念設計墻肢大偏壓計算（對稱/不對稱配筋）墻肢小偏壓計算墻肢偏拉計算墻肢斜截面計算墻肢構造要求連梁設計與構造本章重點（Emphases）

日本橫濱地標3第3頁，共67頁。7.1延性剪力墻的抗震設計原則強墻弱梁強剪弱彎限制墻肢的軸壓比，墻肢設置邊緣構件設置底部加強部位連梁特殊措施（減小名義剪應力，加大箍筋配置，鋼筋錨固、箍筋加密區范圍、腰筋配置等）剪力墻底部加強部位，應從地下室頂板算起

：墻肢總高度的1/10和底部兩層的較大值，

且不大于15m(刪掉了此句)；10.2.2帶轉換層的高層建筑結構，其剪力墻底部加強部位的高度應從地下室頂板算起，宜取至轉換層以上兩層且不宜小于房屋高度的1/10。4第4頁，共67頁。7.2墻肢設計破壞形態：彎曲破壞、彎剪破壞、剪切破壞、滑移破壞（施工縫截面）

NF5第5頁，共67頁。7.2.1內力設計值-彎矩設計值（old）無地震作用效應組合、二、三、四級：最不利組合M一級：底部加強部位及以上一層，采用墻肢底部截面組合的

M計算值；其它部位，取墻肢截面最不利組合的M計算值的

1.2倍雙肢墻一側大偏拉，另一側取

1.25M,1.25V6第6頁，共67頁。new7.2.4抗震設計的雙肢剪力墻，其墻肢不宜出現小偏心受拉；當任一墻肢為偏心受拉時，另一墻肢的彎矩設計值及剪力設計值應乘以增大系數1.25。7.2.5一級剪力墻的底部加強部位以上部位，墻肢的組合彎矩設計值和組合剪力設計值應乘以增大系數，彎矩增大系數可取為1.2，剪力增大系數可取為1.3。

7第7頁，共67頁。7.2.1內力設計值軸力設計值:最不利組合軸力剪力設計值

一、二、三級底部加強部位

9度時尚應符合一級1.6二級1.4三級1.28第8頁，共67頁。9第9頁，共67頁。7.2.2墻肢偏心受壓承載力計算大偏心受壓承載力計算--基本假定：①平截面假定；②不考慮受拉混凝土的作用；③壓區砼采用等效矩形應力圖，應力達到；④墻肢端部的縱向受拉、受壓鋼筋屈服；⑤從受壓區邊緣算起1.5x以外的受拉豎向分布鋼筋全部屈服并參與受力計算，1.5x范圍以內的豎向分布鋼筋不參與受力計算。10第10頁，共67頁。墻肢大偏心受壓截面應變和應力分布11第11頁，共67頁。大偏心受壓承載力計算對稱配筋（As=As’）：由平衡條件計算等效矩形應力圖受壓區高度x

得12第12頁，共67頁。大偏心受壓承載力計算對砼受壓區中心取矩，∑M=0：忽略式中x2項13第13頁，共67頁。大偏心受壓承載力計算豎向分布鋼筋抵抗的彎矩：端部鋼筋抵抗的彎矩：截面承載力驗算要求：14第14頁，共67頁。墻肢計算步驟：確定控制截面：墻底，改變墻厚、改變混凝土強度等級、改變配筋量的截面；確定截面最不利組合的彎矩設計值和軸力設計值；由最小配筋率確定豎向分布鋼筋的截面面積Asw，計算x值和Msw；計算端部鋼筋面積As

：15第15頁，共67頁。墻肢計算步驟：不對稱配筋：由最小配筋率確定豎向分布鋼筋Asw；給定一端的端部鋼筋面積As或As！；計算另一端鋼筋面積。T形或I形截面：參照T形或I形截面柱的偏心受壓承載力的計算方法計算配筋，按上述原則考慮豎向分布鋼筋的作用。16第16頁，共67頁。小偏心受壓承載力計算截面大部分或全部受壓；靠近受壓較大邊的端部鋼筋及豎向分布鋼筋屈服，計算中不考慮豎向分布壓筋的作用；受拉區的豎向分布鋼筋未屈服，計算中不考慮其作用。墻肢截面極限狀態的應力分布與小偏心受壓柱完全相同，承載力計算方法也相同。需要按照軸壓驗算墻肢平面外穩定，豎向分布筋按構造設置17第17頁，共67頁。墻肢偏心受拉承載力計算大偏心受拉：假定距受壓區邊緣1.5x范圍以外的受拉分布鋼筋屈服并參與工作，承載力的計算公式與大偏心受壓相同，只需將軸向力N變號。抗震設計時，承載力計算公式應除以承載力抗震調整系數；計算受壓區高度和計算分布鋼筋抵抗矩的公式中，N要乘以。18第18頁，共67頁。19第19頁，共67頁。墻肢斜截面受剪承載力計算墻肢斜截面剪切破壞形態剪拉破壞：屬脆性破壞，應避免斜壓破壞：限制截面的剪壓比剪壓破壞：最常見的墻肢剪切破壞形態，墻肢斜截面受剪承載力計算公式的基礎20第20頁，共67頁。偏心受壓斜截面受剪承載力剪跨比λ≤1.5：墻肢以剪切變形為主，首先在腹部出現斜裂縫，取混凝土出現腹剪斜裂縫時的V作為混凝土部分的受剪承載力（偏安全）λ>1.5：出現彎剪裂縫時混凝土所承擔的剪力作為混凝土受剪承載力（偏安全）橫向分布鋼筋與混凝土共同抗剪21第21頁，共67頁。偏心受壓斜截面受剪承載力無地震作用組合時（永久、短暫設計情況）有地震作用組合時N>0.2fcbwhw時，取0.2fcbwhwλ<1.5時取1.5，λ>2.2時取2.2大偏拉時右式取-N，右邊第一項小于0時取為022第22頁，共67頁。23第23頁，共67頁。24第24頁，共67頁。25第25頁，共67頁。墻肢構造要求—砼強度各類結構用混凝土的強度等級均不應低于C20，且：

1.一級抗震等級框架梁、柱及節點的砼不應低于C30

2筒體結構的砼強度等級不宜低于C30；

3作為上部結構嵌固部位的地下室樓蓋的砼不宜低于C30

4轉換層樓板、轉換梁、轉換柱、箱形轉換結構以及轉換厚板的砼均不應低于C30；26第26頁，共67頁。墻肢構造要求—砼強度5預應力砼結構的砼不宜低于C40、不應低于C30

6型鋼砼梁、柱的砼強度等級不宜低于C30

7現澆非預應力砼樓蓋結構的砼不宜高于C40

8抗震設計時，框架柱的砼，9度時不宜高于C60，8度時不宜高于C70；剪力墻的砼強度等級不宜高于C60。

27第27頁，共67頁。墻肢構造要求--最小截面尺寸1應符合高規附錄D的墻體穩定驗算要求。2一、二級剪力墻：底部加強部位不應小于200mm，其他部位不應小于160mm，一字形獨立剪力墻底部加強部位不應小于220mm，其他部位不應小于180mm3三、四級剪力墻：不應小于160mm，一字形獨立剪力墻的底部加強部位尚不應小于180mm。4非抗震設計時不應小于160mm。5剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小，但不宜小于160mm。28第28頁，共67頁。墻肢構造要求--剪壓比限值要求29第29頁，共67頁。30第30頁，共67頁。墻肢構造要求—配筋率7.2.17剪力墻豎向和水平分布鋼筋的配筋率，一、二、三級時均不應小于0.25％，四級和非抗震設計時均不應小于0.20％。7.2.18剪力墻的豎向和水平分布鋼筋的間距均不宜大于300mm，直徑不應小于8mm。剪力墻的豎向和水平分布鋼筋的直徑不宜大于墻厚的1/10。31第31頁，共67頁。墻肢構造要求—配筋率7.2.19房屋頂層剪力墻、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間縱向剪力墻以及端山墻的水平和豎向分布鋼筋的配筋率均不應小于0.25％，間距均不應大于200mm。

32第32頁，共67頁。墻肢構造要求—配筋率10．2．19部分框支剪力墻結構中，剪力墻底部加強部位墻體的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋率，抗震設計時不應小于0.3％，非抗震設計時不應小于0.25％；抗震設計時鋼筋間距不應大于200mm，鋼筋直徑不應小于8mm。

33第33頁，共67頁。墻肢構造要求--軸壓比限值在重力荷載代表值作用下一、二、三級剪力墻的墻肢軸壓比不宜超過下表限值34第34頁，共67頁。墻肢構造要求--約束邊緣構件剪力墻兩端和洞口兩側應設置邊緣構件，一、二、三級剪力墻底層墻肢底截面的軸壓比大于表的規定值時，以及部分框支剪力墻結構的剪力墻，應在底部加強部位及相鄰的上一層設置約束邊緣構件，約束邊緣構件應符合本規程第條的規定；35第35頁，共67頁。除此之外，剪力墻應設置構造邊緣構件；B級高度高層建筑的剪力墻，宜在約束邊緣構件層與構造邊緣構件層之間設置1～2層過渡層，過渡層邊緣構件的箍筋配置要求可低于約束邊緣構件的要求，但應高于構造邊緣構件的要求。墻肢構造要求--約束邊緣構件36第36頁，共67頁。本條為原規程的修改、完善。增加了B級高度高層建筑剪力墻約束邊緣構件與構造邊緣構件之間設置過渡層的要求；增加了低軸壓比時可以設置構造邊緣構件的條件。墻肢構造要求--約束邊緣構件37第37頁，共67頁。墻肢構造要求--約束邊緣構件剪力墻的約束邊緣構件可為暗柱、端柱和翼墻（P229圖7-7），構造要求包括沿墻肢長度、配箍特征值、豎向鋼筋最小配筋率。1約束邊緣構件沿墻肢的長度lc和箍筋配箍特征值應符合表的要求，其體積配箍率38第38頁，共67頁。墻肢構造要求--約束邊緣構件39第39頁，共67頁。墻肢構造要求--約束邊緣構件40第40頁，共67頁。墻肢構造要求--約束邊緣構件41第41頁，共67頁。本條為原規程條的修改、完善。補充了三級的要求；補充了按軸壓比確定配箍特征值和約束邊緣構件長度的規定；補充了箍筋、拉筋肢距的規定；計算配箍率時，箍筋（拉筋）抗拉強度設計值不再受360MPa限制；完善了圖的b、d拉筋。

42第42頁，共67頁。2剪力墻約束邊緣構件陰影部分的豎向鋼筋除應滿足正截面受壓（受拉）承載力計算要求外，其配筋率一、二、三級時分別不應小于1.2％、1.0%和1.0%，并分別不應少于816、616和614的鋼筋3約束邊緣構件內箍筋或拉筋沿豎向的間距，一級不宜大于100mm，二、三級不宜大于150mm；箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm。

（本款為新增）墻肢構造要求--約束邊緣構件43第43頁，共67頁。墻肢構造要求—構造邊緣構件1豎向配筋應滿足正截面受壓(拉)承載力的要求2當端柱承受集中荷載時，其豎向鋼筋、箍筋直徑和間距應滿足框架柱的相應要求3箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm，不應大于豎向鋼筋間距的2倍；

44第44頁，共67頁。墻肢構造要求—構造邊緣構件4抗震設計時，對于連體、錯層結構以及B級高度高層結構中的剪力墻(筒體)，其構造邊緣構件的最小配筋應符合下列要求：

1)豎向鋼筋最小量應比表中的數值提高0.001Ac采用；

2)箍筋的配筋范圍宜取圖中陰影部分，其配箍特征值λv不宜小于0.1。45第45頁，共67頁。墻肢構造要求—構造邊緣構件5非抗震設計的剪力墻，墻肢端部應配置不少于4Φ12的縱向鋼筋，箍筋直徑不應小于6mm、間距不宜大于250mm。46第46頁，共67頁。47第47頁，共67頁。墻肢構造要求--鋼筋的連接和錨固非抗震設計錨固長度為la；抗震時為laE非抗震設計搭接長度≥1.2la；抗震時≥1.2laE暗柱及端柱內縱向鋼筋連接和錨固要求宜與框架柱相同。

48第48頁，共67頁。連梁截面設計-（強墻弱梁、強剪弱彎）對剪力墻開洞形成的跨高比<5的連梁，應按本節的方法計算，否則，宜按框架梁進行。連梁最小截面尺寸要求與前同。不滿足要求時，可減小截面高度，加大截面寬度；對連梁的M設計值進行調幅，以降低其V設計值；當連梁破壞對承受豎向荷載無大影響時，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結構內力分析，墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計；采用斜向交叉配筋方式配箍筋。49第49頁，共67頁。剪壓比限值要求永久、短暫設計狀況：地震設計狀況：跨高比>2.5

跨高比≤2.5)50第50頁，共67頁。連梁內力設計值彎矩設計值－－調幅內力和位移計算時，折減連梁剛度，使連梁的彎矩、剪力值減小；6-7:≥0.7,8-9:≥0.5按彈性剛度計算連梁的內力和位移，彎矩組合值乘以折減系數。6-7:≥0.8,8-9:≥0.551第51頁，共67頁。連梁內力設計值--剪力設計值一、二、三級剪力墻的連梁9度抗震設計時尚應符合1.3/1.2/1.152第52頁，共67頁。連梁內力設計值--剪力設計值四級及非抗震設計剪力墻的連梁取最不利內力組合的剪力計算值為剪力設計值53第53頁，共67頁。連梁承載力驗算--受彎承載力（對稱配筋）永久、短暫設計狀況地震設計狀況54第54頁，共67頁。連梁承載力驗算--受剪承載力永久、短暫設計狀況地震設計狀況：跨高比>2.5

跨高比≤2.555第55頁，共67頁。連梁構造要求最小截面尺寸（限制截面剪壓比）配筋：頂面、底面縱向受力筋伸入墻內的錨固長度：laE,la，且≥600mm沿連梁全長箍筋最大間距和最小直徑，抗震時與框架梁端加密區同，非抗震≤150，≥6頂層連梁縱向鋼筋伸入墻體的范圍內的箍筋間距≤15056第56頁，共67頁。連梁的腰筋h>700mm,≥8≤200，跨高比≤2.5,腰筋面積配筋率≥0.3%57第57頁，共67頁。連梁構造要求交叉斜撐配筋連梁（梁厚≥

300）跨高比≤2的核心筒連梁或框筒梁,宜用；跨高比≤1的核心筒連梁或框筒梁,應用計算確定縱筋，至少4×14，伸入墻內長度不小于la，1.15la

,加密區長度不小于600及2h，間距不大于100，非加密區不大于200及0.5b58第58頁，共67頁。連梁構造要求（新增條文）59第59頁，共67頁。第條：剪力墻結構連梁中，非抗震設計時，頂面及底面單側縱向鋼筋的最大配筋率不宜大于2.5%；抗震設計時，頂面及底面單側縱向鋼筋的最大配筋率宜符合表的要求。如不滿足，則應按實配鋼筋進行連梁強剪弱彎的驗算。（新增條文）

連梁構造要求（新增條文）60第60頁，共67頁。連梁構造要求（新增條文）61第61頁，共67頁。修訂原因：為實現連梁的強剪弱彎，本規程條規定按強剪弱彎要求計算連梁剪力設計值，條又規定了名義剪應力的上限值，兩條共同使用，就相當于限制了受彎配筋，連梁的受彎配筋不宜過大。62第62頁，共67頁。修訂原因：但由于是采用乘以增大系數的方法獲得剪力設計值（與實際配筋量無關），容易使設計人員忽略受彎鋼筋數量的限制，特別是在計算配筋值很小而按構造要求配置受彎鋼筋時，容易忽略強剪弱彎的要求。因此，和條分別給出了最小和最大配筋率的限值，是新增條文，以防止連梁的受彎鋼筋配置過多。

63第63頁，共67頁。洞口補強當剪力墻墻面開有非連續小洞口（其各邊長度小于80