06剪力墙结构设计.ppt

 概念 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。 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，一般可忽略不计。 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来。 钢筋馄凝土剪力墙的设计要求是: 在正常使用荷载及小震(或风载)作用下，结构应处于弹性工作阶段; 在中等强度地震作用下(设防烈度)，允许进人弹塑性状态，但裂缝宽度不能过大，应具有足够的承载能力、延性及良好吸收地震能量的能力; 在强烈地震作用(罕遇烈度)下，剪力墙不允许倒塌。此外还应保证剪力墙结构的稳定。 延性剪力墙 (1)控制墙段的高宽比 (2)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 延性剪力墙 (1)控制墙段的高宽比 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、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，矮墙经常出现剪切破坏。 延性剪力墙设计 要设计成“延性剪力墙”就是要把剪力墙的破坏形态控制在弯曲破坏和大偏压破坏范围内。 细高的抗震墙(高宽比大于3)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。 当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于3的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体墙(图)。 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(其跨高比宜大于6)，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。 墙肢的平面长度要求 墙肢的平面长度(即墙肢截面高度)不宜大于8m。剪力墙结构的一个结构单元中，当有少量长度大于8m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，使整个结构可能形成各个击破，这是极不利的。 当墙肢长度超过8m时，应采用施工时墙上留洞，完工时砌填充墙的结构洞方法，把长墙肢分成短墙肢。 (2)在基底加强部位设置塑性铰 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。 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 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 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 采取较严格的构造措施，这是很不经济的。 所以要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。在塑性铰区必须按照“强剪弱弯”的设计原则，用截面达到屈服时的剪力进行截面抗剪验算，以保证在塑性铰出现之前，墙肢不剪坏。 (3)控制轴压比 (4)设置边缘构件 双肢墙问题 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。 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承载力， 概括起来就是“强肢弱梁”和“强剪弱弯。” 开洞剪力墙的抗震设计，重点是“大震不倒”，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， 墙肢要强、连梁要弱， 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。 连梁先屈服 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;