1、专题二专题二剪力墙结构设计剪力墙结构设计高层建筑混凝土结构设计高层建筑混凝土结构设计.剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构均剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构均为结构墙的结构。为结构墙的结构。结构墙在其墙身平面内的抗侧移刚度很大，结构墙在其墙身平面内的抗侧移刚度很大，而在墙身平面外的刚度却很小，一般可忽而在墙身平面外的刚度却很小，一般可忽略不计。略不计。建筑物大部分水平作用或水平剪力通常被建筑物大部分水平作用或水平剪力通常被分配到结构墙上，这就是剪力墙名称的由分配到结构墙上，这就是剪力墙名称的由来。来。.161.在正常使用荷载及小震在正常使用荷载及小震(或风载或风载)作用下，结作用下，结构应处于
2、弹性工作阶段构应处于弹性工作阶段;在中等强度地震作用下在中等强度地震作用下(设防烈度设防烈度)，允许进，允许进人弹塑性状态，但裂缝宽度不能过大，应人弹塑性状态，但裂缝宽度不能过大，应具有足够的承载能力、延性及良好吸收地具有足够的承载能力、延性及良好吸收地震能量的能力震能量的能力;在强烈地震作用在强烈地震作用(罕遇烈度罕遇烈度)下，剪力墙不允下，剪力墙不允许倒塌。此外还应保证剪力墙结构的稳定。许倒塌。此外还应保证剪力墙结构的稳定。.(1)控制墙段的高宽比控制墙段的高宽比(2)在基底加强部位设置塑性铰；在基底加强部位设置塑性铰；(3)控制轴压比；(4)设置边缘构件.(1)控制墙段的高宽比控制墙段的
3、高宽比在轴向压力和水平力的作用下，实体悬臂墙在轴向压力和水平力的作用下，实体悬臂墙破坏形态可以归纳为弯曲破坏、弯剪破坏、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，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，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，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，而剪切破坏是脆性小偏压破坏的延性很小，而剪切破坏是脆性的，矮墙经常出现剪切破坏。的，矮墙经常出现剪切破坏。.bI.要设计成要设计成“延性剪力墙延性剪力墙”就是要把剪力墙的破坏形态控制就是要把剪力墙的破坏形态控制在弯曲破坏和大
4、偏压破坏范围内。在弯曲破坏和大偏压破坏范围内。细高的抗震墙细高的抗震墙(高宽比大于高宽比大于3)容易设计成弯曲破坏的延性容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于3的要的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙墙或整体墙(图图)。洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁。洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁。弱连梁是指连梁刚度小、约束弯矩很小的连梁弱连梁是指连梁刚度小、约束弯矩很小的连梁(其跨高
5、比其跨高比宜大于宜大于6)，目的是设置了刚度和承载力比较小的连梁后，目的是设置了刚度和承载力比较小的连梁后，地震作用下连梁有可能先开裂、屈服，使墙段成为抗震单地震作用下连梁有可能先开裂、屈服，使墙段成为抗震单元。这是由于连梁对墙肢内力的影响可以忽略，才可近似元。这是由于连梁对墙肢内力的影响可以忽略，才可近似认为长墙分成了以弯曲变形为主的独立墙段。认为长墙分成了以弯曲变形为主的独立墙段。.21II IInbA.墙肢的平面长度墙肢的平面长度(即墙肢截面高度即墙肢截面高度)不宜大于不宜大于8m。剪力墙结构的一个结构单元中，当有少量长度大剪力墙结构的一个结构单元中，当有少量长度大于于8m的大墙肢时，计
6、算中楼层剪力主要由这些大的大墙肢时，计算中楼层剪力主要由这些大墙肢承受，其他小的墙肢承受的剪力很小。一旦墙肢承受，其他小的墙肢承受的剪力很小。一旦地震，尤其超烈度地震时，大墙肢容易首先遭受地震，尤其超烈度地震时，大墙肢容易首先遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，使整个结构可破坏，而小的墙肢又无足够配筋，使整个结构可能形成各个击破，这是极不利的。能形成各个击破，这是极不利的。当墙肢长度超过当墙肢长度超过8m时，应采用施工时墙上留洞，时，应采用施工时墙上留洞，完工时砌填充墙的结构洞方法，把长墙肢分成短完工时砌填充墙的结构洞方法，把长墙肢分成短墙肢。墙肢。.长墙肢留结构洞长墙肢留结构洞.大震时悬臂剪力
7、墙上出现的塑性铰必然会吸收大大震时悬臂剪力墙上出现的塑性铰必然会吸收大量的地震能量，缓和地震作用。量的地震能量，缓和地震作用。在简化计算中悬臂剪力墙是按静定结构计算的，在简化计算中悬臂剪力墙是按静定结构计算的，实际上在横向是有多余约束的，故能允实际上在横向是有多余约束的，故能允许出现塑性铰，但只能出现一个塑性铰。塑性铰的许出现塑性铰，但只能出现一个塑性铰。塑性铰的位置可以通过配筋设计来加以控制。如果位置可以通过配筋设计来加以控制。如果按设计弯矩图配筋，弯曲屈服就可能沿墙任何高度按设计弯矩图配筋，弯曲屈服就可能沿墙任何高度发生。为保证墙的延性，就要在整个墙高发生。为保证墙的延性，就要在整个墙高采
8、取较严格的构造措施，这是很不经济的。采取较严格的构造措施，这是很不经济的。所以要所以要对塑性铰出现的位置进行控制对塑性铰出现的位置进行控制。.在水平荷载作用下，悬臂抗震墙的弯矩和剪力最大值均在基底部位，一般情况下塑性铰通常在底部截面出现。塑性铰区局限在底部截面以上hw高度范围内，故将这部分设置成底部加强区(图)。要使悬臂抗震墙具有延性，则要防止抗震墙出现要使悬臂抗震墙具有延性，则要防止抗震墙出现剪切破坏和锚固破坏，充分发挥弯曲作用下的钢剪切破坏和锚固破坏，充分发挥弯曲作用下的钢筋抗拉作用，使抗震墙的塑性铰具有很好延性。筋抗拉作用，使抗震墙的塑性铰具有很好延性。在塑性铰区必须按照在塑性铰区必须按
9、照“强剪弱弯强剪弱弯”的设计原则，的设计原则，用截面达到屈服时的剪力进行截面抗剪验算，以用截面达到屈服时的剪力进行截面抗剪验算，以保证在塑性铰出现之前，墙肢不剪坏。保证在塑性铰出现之前，墙肢不剪坏。.h塑性铰区位于墙肢的底部加强部塑性铰区位于墙肢的底部加强部位位.H.a.剪力墙经过门窗口分割之后，形成了联肢墙。洞剪力墙经过门窗口分割之后，形成了联肢墙。洞口上下之间的部位称为连梁，洞口左右之间的部口上下之间的部位称为连梁，洞口左右之间的部位称为墙肢，两个墙肢的联肢墙称为双肢墙。位称为墙肢，两个墙肢的联肢墙称为双肢墙。墙肢是联肢墙的要害部位，双肢墙在水平地震力墙肢是联肢墙的要害部位，双肢墙在水平地
10、震力作用下，一肢处于压、弯、剪，而另一肢处于拉、作用下，一肢处于压、弯、剪，而另一肢处于拉、弯、剪的复杂受力状态。弯、剪的复杂受力状态。墙肢的高宽比也不会太大，容易形成受剪破坏，墙肢的高宽比也不会太大，容易形成受剪破坏，延性要差一些。联肢墙的设计应该把连梁放在抗延性要差一些。联肢墙的设计应该把连梁放在抗震第一道防线，在连梁屈服之前，不让墙肢破坏。震第一道防线，在连梁屈服之前，不让墙肢破坏。而连梁本身还要保证能做到受剪承载力高于弯曲而连梁本身还要保证能做到受剪承载力高于弯曲承载力，承载力，概括起来就是概括起来就是“强肢弱梁强肢弱梁”和和“强剪弱弯。强剪弱弯。”.开洞剪力墙的抗震设计，重点是“大震
11、不倒”，考虑结构的抗震耗能间题，为此要处理好设计中的三个基本原则。预计的弹性区要强、塑性区要弱，预计的弹性区要强、塑性区要弱，墙肢要强、连梁要弱，墙肢要强、连梁要弱，抗剪强度要强、抗弯强度要弱。抗剪强度要强、抗弯强度要弱。其中，连梁的设计是设计延性剪力墙的关键，而墙肢的安全是结构裂而不倒的重要保证。抗剪强度要强、抗弯强度要弱，即所谓“强剪弱弯”原则。这一原则既应体现在整体的开洞剪力墙的设计中，又要体现在连梁、墙肢各局部构件的设计上。进行抗震设计，认真做到“强剪弱弯”、“弹性区要 强、塑性区要弱”的设计原则，就能做到保证墙肢安全，结构会继续承载，直至墙肢截面屈服。.bl.430230.0122.
12、116.0mIb.当连梁先于墙肢屈服，且连梁具有足够的延性，待墙肢底部出铰以后，形成如图a所示的机构。数量众多的连梁端部塑性铰既可较多地吸收地震能量，又能继续传递弯矩与剪力;而且对墙肢形成约束弯矩，使其保持足够的刚度和承载力。墙肢底部的塑性铰也具有延性，这样的联肢剪力墙延性延性最好。最好。.6.2.7抗震墙各墙肢截面组合的内力设计值，应按下列规抗震墙各墙肢截面组合的内力设计值，应按下列规定采用定采用:3双肢抗震墙中，墙肢不宜出现小偏心受拉双肢抗震墙中，墙肢不宜出现小偏心受拉;当任一墙肢当任一墙肢为偏心受拉时，另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值应乘为偏心受拉时，另一墙肢的剪力设计值、弯矩设计值应乘
13、以增大系数以增大系数1.250 6.2.7条文说明条文说明 当抗震墙的墙肢在多遇地震下出现小偏心受拉时，在设当抗震墙的墙肢在多遇地震下出现小偏心受拉时，在设防地震、罕遇地震下的抗震能力可能大大丧失防地震、罕遇地震下的抗震能力可能大大丧失;而且，即而且，即使多遇地震下为偏压的墙肢而设防地震下转为偏拉，则其使多遇地震下为偏压的墙肢而设防地震下转为偏拉，则其抗震能力有实质性的改变，也需要采取相应的加强措施。抗震能力有实质性的改变，也需要采取相应的加强措施。双肢杭震墙的某个墙肢为偏心受拉时，一旦出现全截面双肢杭震墙的某个墙肢为偏心受拉时，一旦出现全截面受拉开裂，则其刚度退化严重，大部分地震作用将转移到
14、受拉开裂，则其刚度退化严重，大部分地震作用将转移到受压墙肢，因此，受压肢需适当增大弯矩和剪力设计值以受压墙肢，因此，受压肢需适当增大弯矩和剪力设计值以提高承载能力。注意到地震是往复的作用，实际上双肢墙提高承载能力。注意到地震是往复的作用，实际上双肢墙的两个墙肢，都可能要按增大后的内力配筋。的两个墙肢，都可能要按增大后的内力配筋。.1.强剪弱弯强剪弱弯 2.加强墙底塑性铰区加强墙底塑性铰区 3.限制轴压比限制轴压比 4.设置边缘构件设置边缘构件5.控制墙肢截面尺寸控制墙肢截面尺寸6.配置分布钢筋配置分布钢筋.为避免脆性的剪切破坏，应按照为避免脆性的剪切破坏，应按照“强剪弱弯强剪弱弯”的要求设计抗
15、震墙墙肢。的要求设计抗震墙墙肢。建筑抗震设计建筑抗震设计规范规范采用的方法是将抗震墙底部加强部采用的方法是将抗震墙底部加强部位的剪力设计值增大，以防止墙底塑性铰位的剪力设计值增大，以防止墙底塑性铰区在弯曲破坏前发生剪切脆性破坏。区在弯曲破坏前发生剪切脆性破坏。.采用增大的剪力设计值计算抗剪配筋可以使设计采用增大的剪力设计值计算抗剪配筋可以使设计的受剪承载力大于受弯承载力，达到受弯钢筋首的受剪承载力大于受弯承载力，达到受弯钢筋首先屈服的目的先屈服的目的;但是抗震墙对剪切变形比较敏感，多数情况下抗但是抗震墙对剪切变形比较敏感，多数情况下抗震墙底部都会出现斜裂缝，当钢筋屈服形成塑性震墙底部都会出现斜
16、裂缝，当钢筋屈服形成塑性铰区以后，还可能出现剪切滑移破坏、弯曲屈服铰区以后，还可能出现剪切滑移破坏、弯曲屈服后的剪切破坏，也可能出现抗震墙平面外的错断后的剪切破坏，也可能出现抗震墙平面外的错断而破坏。因此，抗震墙要做到完全的强剪弱弯，而破坏。因此，抗震墙要做到完全的强剪弱弯，除了适当提高底部加强部位的抗剪承载力外，还除了适当提高底部加强部位的抗剪承载力外，还需要考虑本节讨论的其他加强措施。需要考虑本节讨论的其他加强措施。.抗震墙一般都在底部弯矩最大，底截面可能出现抗震墙一般都在底部弯矩最大，底截面可能出现塑性铰，底截面钢筋屈服以后由于钢筋和混凝土塑性铰，底截面钢筋屈服以后由于钢筋和混凝土的粘结
17、力破坏钢筋屈服范围扩大而形成塑性铰区。的粘结力破坏钢筋屈服范围扩大而形成塑性铰区。塑性铰区也是剪力最大的部位，斜裂缝常常在这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，反复荷载作用个部位出现，且分布在一定范围，反复荷载作用就形成交叉斜裂缝，可能出现剪切破坏。在塑性就形成交叉斜裂缝，可能出现剪切破坏。在塑性铰区要采取加强措施，称为抗震墙的底部加强部铰区要采取加强措施，称为抗震墙的底部加强部位位。由试验可知，一般情况下塑性铰发展高度为墙底截面以上墙肢高度hw，的范围。为安全起见，设计抗震墙时将加强部位适当扩大。因此建筑抗震设计规范规定，抗震墙底部加强部位的范围应符合下列
18、规定:.6.1.10抗震墙底部加强部位的范围，应符合下列规定抗震墙底部加强部位的范围，应符合下列规定:1底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。2部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上两层的高度及落地抗震墙总高度可取框支层加框支层以上两层的高度及落地抗震墙总高度的的1/10二者的较大值二者的较大值;其他结构的抗震墙，房屋高度其他结构的抗震墙，房屋高度 大于大于24 m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的总高度的1/10二
19、者的较大值二者的较大值;房屋高度不大于房屋高度不大于24 m时，底部加强部位可取底部一层。时，底部加强部位可取底部一层。3当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。6.1.10条文说明条文说明 延性抗震墙一般控制在其底部即计算嵌固端以上一定高延性抗震墙一般控制在其底部即计算嵌固端以上一定高度范围内屈服、出现塑性铰。度范围内屈服、出现塑性铰。设计时，将墙体底部可能出现塑性铰的高度范围作为底部设计时，将墙体底部可能出现塑性铰的高度范围作为底部加强部位，提高其受剪承载力，加强其抗
20、震构造措施，使加强部位，提高其受剪承载力，加强其抗震构造措施，使其具有大的弹塑性变形能力，从而提高整个结构的抗地震其具有大的弹塑性变形能力，从而提高整个结构的抗地震倒塌能力。倒塌能力。.为了保证抗震墙的延性，避免截面上的受为了保证抗震墙的延性，避免截面上的受压区高度过大而出现小偏压情况，应当控压区高度过大而出现小偏压情况，应当控制抗震墙加强区截面的相对受压区高度，制抗震墙加强区截面的相对受压区高度，抗震墙截面受压区高度与截面形状有关，抗震墙截面受压区高度与截面形状有关，实际工程中抗震墙截面复杂，会增加设计实际工程中抗震墙截面复杂，会增加设计时计算受压区高度的困难。时计算受压区高度的困难。为此，
21、为此，建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范采用了简化采用了简化方法，要求限制截面的平均轴压比。方法，要求限制截面的平均轴压比。.6.4.2一、二、三级抗震墙在重力荷载代表一、二、三级抗震墙在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比，一级时，值作用下墙肢的轴压比，一级时，9度不宜度不宜 大于大于0.4,7,8度不宜大于度不宜大于0.5;二、三级时不二、三级时不宜大于宜大于0.60 注注:墙肢轴压比指墙的轴压力设计值与墙墙肢轴压比指墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。值乘积之比值。.(1)剪力墙翼缘的有效宽度剪力墙翼缘的有效宽度 实际上，纵
22、墙与横墙在相交处位移必须连续，在侧向荷载作用下，纵墙与横墙是共同工作的。因此在计算横墙受力时，要把纵墙的一部分作为翼缘考虑;而在计算纵墙受力时，要把横墙的一部分作为翼缘考虑。.试验表明，抗震墙在周期反复荷载作用下的塑性试验表明，抗震墙在周期反复荷载作用下的塑性变形能力，与截面纵向钢筋的配筋、端部边缘构变形能力，与截面纵向钢筋的配筋、端部边缘构件的范围、端部边缘构件内纵向钢筋及箍筋的配件的范围、端部边缘构件内纵向钢筋及箍筋的配置，以及截面形状、截面轴压比等因素有关，而置，以及截面形状、截面轴压比等因素有关，而墙肢的轴压比是更重要的影响因素。墙肢的轴压比是更重要的影响因素。当轴压比较小时，即使在墙
23、端部不设约束边缘构当轴压比较小时，即使在墙端部不设约束边缘构件，抗震墙也具有较好的延性和耗能能力件，抗震墙也具有较好的延性和耗能能力;而当轴而当轴压比超过一定值时，不设约束边缘构件的抗震墙，压比超过一定值时，不设约束边缘构件的抗震墙，其延性和耗能能力降低。其延性和耗能能力降低。因此，建筑抗震设计规范因此，建筑抗震设计规范提出了根据不同的轴提出了根据不同的轴压比采用不同边缘构件的规定。压比采用不同边缘构件的规定。.建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范规定，抗震墙的墙肢两端规定，抗震墙的墙肢两端应设置边缘构件，抗震墙截面两端设置边缘构件应设置边缘构件，抗震墙截面两端设置边缘构件是提高墙肢端部混凝土极限
24、压应变、改善抗震墙是提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善抗震墙延性的重要措施。延性的重要措施。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙，其箍筋较多，对混凝土的约束较强墙，其箍筋较多，对混凝土的约束较强;构造边缘构件的箍筋较少，对混凝土约束较差或构造边缘构件的箍筋较少，对混凝土约束较差或没有约束。没有约束。.mlb322.14.2.1)约束边缘构件的形式。约束边缘构件的形式。2)约束边缘构件的高度。约束边缘构件的高度。3)约束边缘构件沿墙肢的长度约束边缘构件沿墙肢的
25、长度l。4)约束边缘构件的配筋。约束边缘构件的配筋。约束边缘构件的主要措施是加大边缘构件的长度约束边缘构件的主要措施是加大边缘构件的长度lc以及及其以及及其体积配箍率，体积配箍率由配箍特征值计算。配箍特征值、体积配箍率，体积配箍率由配箍特征值计算。配箍特征值、表示箍筋对混凝土的约束程度，既考虑了体积配箍率，又表示箍筋对混凝土的约束程度，既考虑了体积配箍率，又考虑了箍筋的屈服强度和混凝土的强度。考虑了箍筋的屈服强度和混凝土的强度。约束边缘构件中的纵向钢筋宜采用约束边缘构件中的纵向钢筋宜采用HRB335或或HRB400钢钢筋。筋。.(1)抗震墙截面的最小厚度抗震墙截面的最小厚度墙肢截面厚度，除了应
26、满足承载力的要求外，还要墙肢截面厚度，除了应满足承载力的要求外，还要满足稳定和避免过早出现剪切斜裂缝的要求。满足稳定和避免过早出现剪切斜裂缝的要求。通常把稳定要求的厚度称为最小厚度，通过构造要通常把稳定要求的厚度称为最小厚度，通过构造要求确定。在实际结构中，楼板是抗震墙的侧向支求确定。在实际结构中，楼板是抗震墙的侧向支承，可防止抗震墙由于侧向变形而失稳，与抗震承，可防止抗震墙由于侧向变形而失稳，与抗震墙平面外相交的抗震墙也是侧向支承，也可防止墙平面外相交的抗震墙也是侧向支承，也可防止抗震墙平面外失稳。因此，一般来说，抗震墙的抗震墙平面外失稳。因此，一般来说，抗震墙的最小厚度由楼层高度控制。最小
27、厚度由楼层高度控制。.6.4.1抗震墙的厚度，抗震墙的厚度，一，二级不应小于一，二级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的且不宜小于层高或无支长度的1/20,三、四级不应小于三、四级不应小于140mm且不宜小于层高或无支长度的且不宜小于层高或无支长度的1/25;无端柱或翼墙时，一、二级不宜小于层高或无支长度的无端柱或翼墙时，一、二级不宜小于层高或无支长度的1/16，三、四级不宜小于层高或无支长度的，三、四级不宜小于层高或无支长度的1/200 底部加强部位的墙厚，一、二级不应小于底部加强部位的墙厚，一、二级不应小于200mm且不宜且不宜小于层高或无支长度的小于层高或无支长度的1/16，三、
28、四级不应小于，三、四级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的且不宜小于层高或无支长度的1/20;无端柱或翼墙时，一、无端柱或翼墙时，一、二级不宜小于层高或无支长度的二级不宜小于层高或无支长度的1/12，三、四级不宜小于，三、四级不宜小于层高或无支长度的层高或无支长度的1/16。.无支长度是指沿剪力墙长度方向设有平面无支长度是指沿剪力墙长度方向设有平面外横向支承墙的长度。外横向支承墙的长度。无端柱或翼墙的定义无端柱或翼墙的定义建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范第第6.4.1条的条文说明有交待，即为条的条文说明有交待，即为“无端无端柱或翼墙是指墙的两端柱或翼墙是指墙的两端(不包括洞口两侧不包括
29、洞口两侧)为为一字形的矩形截面一字形的矩形截面”。.抗震墙结构若内纵墙很长，且连梁的跨高比小、抗震墙结构若内纵墙很长，且连梁的跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度。部加强部位的高度。在抗震设计中抗震墙结构应具有足够的延性，细在抗震设计中抗震墙结构应具有足够的延性，细高的抗震墙高的抗震墙(高宽比大于高宽比大于3)容易设计成弯曲破坏的容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度
30、很长时，为了满足每个墙段高宽比大于的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于3的的 要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙，洞口连梁宜采用约束弯均匀的联肢墙或整体墙，洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁，即指刚度小、约束弯矩很小的矩较小的弱连梁，即指刚度小、约束弯矩很小的连梁连梁(其跨高比宜大于其跨高比宜大于6)。.设置刚度和承载力比较小的连梁的目的是在地震作用下连梁有可能先开裂、屈服，使墙段成为抗震单元，因为连梁对墙肢内力的影响可以忽略，可近似认为长墙分成了以弯曲变形为主的若干独立墙段。此外，墙段长度较小时，受弯产生的裂缝宽度较小
31、;墙体的配筋能够较充分地发挥作 用。因此墙段的长度(即墙段截面高度)不宜大于8m。.6.1.9抗震墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求:1抗震墙的两端(不包括洞口两侧)宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连。2较长的抗震墙宜设置跨高比大于6的连梁形成洞口，将一道抗震墙分成长度较均匀的若干墙段，各墙段的高宽比不宜小于3。3墙肢的长度沿结构全高不宜有突变;抗震墙有较大洞口时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，洞口宜上下对齐。.墙肢截面的剪压比是截面的平均剪应力与混凝土墙肢截面的剪压比是截面的平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值。轴心抗压强度的比值。试验表明，墙肢的剪压比超过一定值时，将较早出现斜裂缝，
32、增加横向钢筋并不能有效提高其受剪承载力，很可能在横向钢筋未屈服的情况下，墙肢混凝土发生斜压破坏，或发生受弯钢筋屈服后的剪切破坏。为了避免这些破坏，应限制墙肢剪压比，剪跨比较小的墙(矮墙)，限制要更加严格。限制剪压比实际上是要求抗震墙墙肢的截面达到一定厚度。.墙肢应配置竖向和横向分布钢筋，分布钢筋的作墙肢应配置竖向和横向分布钢筋，分布钢筋的作用是多方面的用是多方面的:抗剪、抗弯、减少收缩裂缝等。抗剪、抗弯、减少收缩裂缝等。如果竖向分布钢筋过少，墙肢端部的纵向受力钢如果竖向分布钢筋过少，墙肢端部的纵向受力钢筋屈服以后，裂缝将迅速开展，裂缝的长度大且筋屈服以后，裂缝将迅速开展，裂缝的长度大且宽度也大
33、宽度也大;如果横向分布钢筋过少，斜裂缝一旦出如果横向分布钢筋过少，斜裂缝一旦出现，就会迅速发展成一条主要斜裂缝，抗震墙将现，就会迅速发展成一条主要斜裂缝，抗震墙将沿斜裂缝被剪坏。因此，墙肢的竖向和横向分布沿斜裂缝被剪坏。因此，墙肢的竖向和横向分布钢筋的最小配筋率是根据限制裂缝开展的要求确钢筋的最小配筋率是根据限制裂缝开展的要求确定的。定的。.抗震墙的平面外受力是来自与抗震墙垂直相交的楼面梁，抗震墙平面外刚度及承载力相对很小，当抗震墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩，而一般情况下并不验算墙肢的平面外的刚度及承载力。因此，当抗震墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取措施减小梁端部弯
34、矩对墙的不利影响。.6.5.3楼面梁与抗震墙平面外连接时，不宜支承在洞口连梁上;沿梁轴线方向宜设置与梁连接的抗震墙，梁的纵筋应锚固在墙内;也可在支承梁的位置设置扶壁柱或暗柱，并应按计算确定其截面尺寸和配筋。.1.连梁受力与变形特点连梁受力与变形特点连梁是联肢墙中连接各墙肢协同工作的关键部件，连梁是联肢墙中连接各墙肢协同工作的关键部件，连梁的设计要求是连梁的设计要求是:1)在小震和风荷载作用的正常使用状态下，它在小震和风荷载作用的正常使用状态下，它起着联系墙肢、加大抗震墙刚度的作用。起着联系墙肢、加大抗震墙刚度的作用。2)在中震下它是联肢抗震墙的第一道防线，塑在中震下它是联肢抗震墙的第一道防线，
35、塑性铰就发生在它的两端。应按性铰就发生在它的两端。应按“强剪弱弯强剪弱弯”的原的原则控制连梁的破坏形态，使连梁二端出现弯曲屈则控制连梁的破坏形态，使连梁二端出现弯曲屈服的塑性铰，耗散地震能量服的塑性铰，耗散地震能量;应按应按“强墙肢弱连梁强墙肢弱连梁”的原则使连梁的屈服先于墙肢发生，使联肢墙形的原则使连梁的屈服先于墙肢发生，使联肢墙形成理想的多铰机构，具有较大的延性。成理想的多铰机构，具有较大的延性。.NoImage.NoImage.连梁与普通梁在截面尺寸和受力变形等方面有所不同。连梁通常是跨度小而梁高大(接近深梁)，其竖向荷载产生的弯矩和剪力不大，而在水平荷载下与墙肢相互作用产生的约束弯矩与
36、剪力较大，且约束弯矩在梁两端呈同时针方向。如图所示，这种反这种反弯作用使梁产生很大的剪切变形，对剪应弯作用使梁产生很大的剪切变形，对剪应力十分敏感，容易出现斜裂缝。在反复荷力十分敏感，容易出现斜裂缝。在反复荷载作用下，连梁易形成交叉斜裂缝使混凝载作用下，连梁易形成交叉斜裂缝使混凝土酥裂，延性较差。土酥裂，延性较差。.连梁降低弯矩后进行配筋可以使连梁抗弯承载力连梁降低弯矩后进行配筋可以使连梁抗弯承载力降低，较早地出现塑性铰，并且可以降低梁中的降低，较早地出现塑性铰，并且可以降低梁中的平均剪应力，改善其延性。连梁弯矩降低得愈多、平均剪应力，改善其延性。连梁弯矩降低得愈多、就愈早出现塑性铰，塑性转动
37、也会愈大，对连梁就愈早出现塑性铰，塑性转动也会愈大，对连梁的延性要求就愈高。所以，连梁的弯矩调幅要适的延性要求就愈高。所以，连梁的弯矩调幅要适当，并应注意连梁在正常使用荷载作用下，钢筋当，并应注意连梁在正常使用荷载作用下，钢筋不能屈服。不能屈服。上述破坏形态是针对跨高比较小的连梁。当跨高比上述破坏形态是针对跨高比较小的连梁。当跨高比大于大于2.5时，连梁的破坏形态以弯曲破坏为主时，连梁的破坏形态以弯曲破坏为主;当当跨高比大于跨高比大于5时，连梁的力学性能与框架梁一样。时，连梁的力学性能与框架梁一样。因此，对跨高比大于因此，对跨高比大于5的连梁，其设计方法与框的连梁，其设计方法与框架梁相同。架梁
38、相同。.(1)按强剪弱弯设计，尽量避免剪切破坏；(2)控制连梁截面尺寸，避免过早剪切破坏 试验表明，在普通配筋的连梁中，改善屈服后剪切破坏性能、提高连梁延性的主要措施是控制连梁的剪压比，其次是多配一些箍筋。剪压比是主要因素，箍筋的作用是限制裂缝开展，推迟混凝土的破碎，推迟连梁破坏。因此，建筑抗震设计规范对连梁的截面尺寸提出了剪压比的限制要求，对小跨高比的连梁限制更加严格。.抗震墙在水平荷载作用下，其连梁内通常产生很大的剪力和弯矩。由于连梁的宽度往往较小(通常与墙厚相同)，这使得连梁的截面尺寸和配筋往往难以满足设计要求，即存在连梁截面尺寸不能满足剪压比限值、纵向受拉钢筋超筋，不满足斜截面受剪承载
39、力要求等问题。若加大连梁截面尺寸，则因连梁刚度的增加而导致其内力也增加。.建筑抗震设计规范规定，当连梁不满足剪压比限制的要求时，可采用下列方法处理:1)减小连梁截面高度。2)抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。但在6,2.13 钢筋混凝土结构抗震计算时，尚应符合下列要求:抗震墙地震内力计算时，连梁的刚度可折减，折减系数不宜小于0.50 2)在内力计算之后，将连梁弯矩和剪力组合值直接乘以折减系数。高层建筑混凝土结构技术规程对此有详细规定。.为了加大连梁跨高比，又能较好地起到在墙肢间为了加大连梁跨高比，又能较好地起到在墙肢间传递剪力和弯矩的作用，可以在连梁中间预留一
40、传递剪力和弯矩的作用，可以在连梁中间预留一道水平缝，形成开缝连梁。道水平缝，形成开缝连梁。如图所示，图中的梁在截面中间形成薄弱部分，如图所示，图中的梁在截面中间形成薄弱部分，大变形时，此处开裂形成水平缝，分割为两根梁，大变形时，此处开裂形成水平缝，分割为两根梁，这种梁也可称为双功能连梁。试验证明，由于跨这种梁也可称为双功能连梁。试验证明，由于跨高比加大，减小了剪切变形影响，可在连梁中进高比加大，减小了剪切变形影响，可在连梁中进行调幅，降低连梁弯矩，以有效地防止剪切斜拉行调幅，降低连梁弯矩，以有效地防止剪切斜拉破坏，增加延性。破坏，增加延性。.NoImage.截面设计要点及构造要求截面设计要点及
41、构造要求一、截面设计一、截面设计墙肢墙肢正截面承载力正截面承载力斜截面承载力斜截面承载力连梁连梁正截面承载力正截面承载力斜截面承载力斜截面承载力（1 1）墙肢的）墙肢的配筋形式配筋形式1.1.墙肢墙肢.(1)(1)剪力墙的边缘构件剪力墙的边缘构件构造要求构造要求（即剪力墙端部的暗柱、翼柱或端柱）（即剪力墙端部的暗柱、翼柱或端柱）一般情况下，剪力墙边缘构件的位置见下图。将计算所得的一般情况下，剪力墙边缘构件的位置见下图。将计算所得的纵筋纵筋及按构造要求给出的及按构造要求给出的箍筋箍筋设在阴影范围内。设在阴影范围内。构造构造二、构造要求二、构造要求1.1.墙肢配筋构造要求墙肢配筋构造要求.特殊情况
42、下，剪力墙的边缘构件应加强。加强后的剪力墙边缘构件称为特殊情况下，剪力墙的边缘构件应加强。加强后的剪力墙边缘构件称为约约束边缘构件。束边缘构件。特殊情况特殊情况是指是指:一、二级剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部。将一、二级剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部。将计算所得的计算所得的纵筋纵筋及按构造要求给出的及按构造要求给出的箍筋箍筋设在下图所示的阴影范围内，同时要设在下图所示的阴影范围内，同时要求求l lc范围内设置拉筋或箍筋。范围内设置拉筋或箍筋。201.y约束边缘构件内的箍筋用量应按体积配箍率约束边缘构件内的箍筋用量应按体积配箍率v v确定，其算式为确定，其算式为I.说明：表中红框
43、内为说明：表中红框内为约束边缘构件约束边缘构件的配筋构造要求。的配筋构造要求。剪力墙约束边缘构件的配筋构造要求剪力墙约束边缘构件的配筋构造要求.(2)(2)剪力墙分布钢筋（包括竖向和水平分布钢筋）剪力墙分布钢筋（包括竖向和水平分布钢筋）1）剪力墙分布钢筋最小配筋剪力墙分布钢筋最小配筋率率(见下表见下表)剪力墙分布钢筋是沿剪力墙腹板均匀设置的钢筋，包括竖向和水平两个方剪力墙分布钢筋是沿剪力墙腹板均匀设置的钢筋，包括竖向和水平两个方向的分布钢筋。竖向分布钢筋可与剪力墙端部的纵向受拉钢筋共同抵抗弯矩，向的分布钢筋。竖向分布钢筋可与剪力墙端部的纵向受拉钢筋共同抵抗弯矩，水平分布钢筋主要用于抵抗剪力。同
44、时，竖向和水平分布钢筋的存在，可提高水平分布钢筋主要用于抵抗剪力。同时，竖向和水平分布钢筋的存在，可提高剪力墙的延性，防止脆性破坏，抑制温度缝的产生和发展。剪力墙的延性，防止脆性破坏，抑制温度缝的产生和发展。.2）分布钢筋的排数分布钢筋的排数3）分布钢筋的搭接长度分布钢筋的搭接长度非抗震设计时非抗震设计时1.21.2l la a抗震设计时抗震设计时1.21.2l laEaE一、二级时一、二级时l laEaE=1.151.15l la a三级时三级时l laEaE=1.051.05l la a四级时四级时l laEaE=1.01.0l la a 一、二级剪力墙的加强部位接头应错开，一、二级剪力墙
45、的加强部位接头应错开，其余可在同一截面搭接。其余可在同一截面搭接。.4）水平分布钢筋在端部的锚固水平分布钢筋在端部的锚固 （a a）暗柱）暗柱 （b b）翼柱）翼柱 （c c）端柱）端柱.NoImage连梁配筋构造示意连梁配筋构造示意注：非抗震设计时，图中锚固长度取注：非抗震设计时，图中锚固长度取la la 2.2.连梁配筋构造要求连梁配筋构造要求.连梁配筋应满足下列要求：连梁配筋应满足下列要求：NoImageNoImage （1 1）连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度，抗震设计时不应）连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度，抗震设计时不应小于小于 ，非抗震设计时不应，非抗震设
46、计时不应小于小于 ，且不应小于，且不应小于600mm600mm；（2 2）抗震设计时，沿连梁全长箍筋的构造应按第抗震设计时，沿连梁全长箍筋的构造应按第5 5章框架梁梁端加密区箍筋章框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用；非抗震设计时，沿连梁全长的箍筋直径不应小于的构造要求采用；非抗震设计时，沿连梁全长的箍筋直径不应小于6mm6mm，间距不，间距不应大于应大于150mm150mm；（3 3）顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的长度范围内，应配置间距不大于）顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的长度范围内，应配置间距不大于150mm150mm的的构造箍筋，箍筋直径应与该连梁的箍筋直径相同；构造箍筋，箍筋直径应与该连梁的箍筋
47、直径相同；（4 4）墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连）墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连粱截面高度大于粱截面高度大于700mm700mm时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的直径不应小于直径不应小于10mm10mm，间距不应大于，间距不应大于200mm200mm；对跨高比不大于；对跨高比不大于2.52.5的连梁，梁两侧的的连梁，梁两侧的纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于0.30.3。上述关于连梁的要求，主要是针对跨高比小于上述关于
48、连梁的要求，主要是针对跨高比小于5 5的连梁确定的，因为，跨高的连梁确定的，因为，跨高比小于比小于5 5的连梁，其竖向荷载作用下的弯矩所占比例较小，水平荷载作用下产生的连梁，其竖向荷载作用下的弯矩所占比例较小，水平荷载作用下产生的反弯使它对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝；当连梁跨高比不小于的反弯使它对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝；当连梁跨高比不小于5 5时，时，竖向荷载作用下的弯矩所占比例较大，宜按框架梁的要求进行设计。竖向荷载作用下的弯矩所占比例较大，宜按框架梁的要求进行设计。.教学资源内容.1.1.平面布置平面布置 在剪力墙结构中，在剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向
49、布置，并宜使两个方剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置，并宜使两个方向刚度接近，形成空间结构。向刚度接近，形成空间结构。由于剪力墙结构的抗侧移刚度及承载力均较大，对于一般高层建筑结构，为由于剪力墙结构的抗侧移刚度及承载力均较大，对于一般高层建筑结构，为充分利用剪力墙的刚度及承载力，减轻结构重量、增大室内空间，在保证结构刚充分利用剪力墙的刚度及承载力，减轻结构重量、增大室内空间，在保证结构刚度足够的前提下，剪力墙不必布置过密，可将适当部位的室内分隔墙采用楼面梁度足够的前提下，剪力墙不必布置过密，可将适当部位的室内分隔墙采用楼面梁及轻质填充墙来扩大剪力墙间距（见下图），或采用及轻质填充墙来扩大剪力
50、墙间距（见下图），或采用短肢剪力墙短肢剪力墙结构。结构。所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5 58 8的剪力墙，常规的剪力的剪力墙，常规的剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8 8的剪力墙。的剪力墙。21222222111111)(15.0)(85.0)(15.0)(85.0IIIxMIIxMMMMIIIxMIIxMMMM楼面梁及填充墙楼面梁及填充墙取代剪力墙示意取代剪力墙示意 6.16.1剪力墙的结构布置及有关规定剪力墙的结构布置及有关规定 一、结构布置一、结构布置 混凝土异型柱结构技术规程混凝土异型柱结构技术
