第十八讲剪力墙的分类与截面设计PPT教学课件

1．墙肢正截面承载力计算
• 剪力墙墙肢为压（拉）、弯、剪共同作用下的复合受 力构件，其正截面承载力计算方法与偏心受压柱或偏心 受拉杆相同。但在墙肢截面内除端部集中配筋外，往往 还布置有分布钢筋，这就使得墙肢的承载力计算公式与 普通柱又有不同之处。考虑到分布筋直径一般较细，因 此在设计中一般仅考虑其受拉屈服部分的作用，而忽略 受压区的分布筋及靠近中和轴的受拉分布筋的作用。
在剪力墙墙肢截面设计时，当纵横向剪力墙连成整体共同工作时， 可将纵墙的一部分作为横墙的翼缘予以考虑。同时也可将横墙的 一部分作为纵墙的翼缘予以考虑。翼缘宽度可按高规表取用。在 框架- 剪力墙结构中，剪力墙常和梁柱连成一体，形成带边框剪 力墙202。0/12因/10 此，剪力墙墙肢常按T形截面或工字形截面进行设1计0 。
•
Ib
其中：
Ib0
12E
1
Ib0
G Abl 2
(15-28) (15-29)
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l——连梁的计算跨度，l=ln+l/2.hb;
ln——连梁的净跨； hb——连梁的截面高度； a——墙肢轴线间的距离；
Ib0——连梁的截面惯性矩； Ab——连梁的截面面积； μ——连梁的截面剪应力不均匀系数；
: 时为0.8，5～7肢时为0.85，8肢以上时为0.9；对于双肢墙，可取
II1I2
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I
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• 这里，I为整个剪力墙截面对组合截面形心的惯 性矩。这时，有 :
• 通常把α称为剪力墙的整体性系数。 • 2．剪力墙分类的判别条件 • 整体性系数是反映剪力墙内力分布特性的重要参数，但只根
Mc
EIj H
• 上式中的Mc实际上代表了墙肢的抗弯线刚度。对于开有
m列洞口的剪力墙，共有m＋1列墙肢，则所有墙肢的抗 弯线刚度之总和 为 :
m 1 EI j
j 1 H
• 令α2为连系梁总的抗弯线刚度与墙肢总的抗弯线刚度 之比值，即 :
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• 即:
• 式中，τ为考虑墙肢轴向变形的影响系数。对于多肢墙，可近似地取：3～4肢
• 另外，对于整截面剪力墙，因洞口较小且往往分布不
规则，一般难以给出定量的判别标准，因此在实用上， 如满足以下两点则认为是整截面剪力墙。
• （1）洞口面积小于整个墙面面积的15％；
• （2）洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口 的长边尺寸。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3.剪力墙截面设计
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• 1．剪力墙的整体性系数
• 在剪力墙中取某一层的连系梁如图15－27所示，在 分析中应考虑刚域和剪切变形的影响。由式（15-25） 可知带刚域杆件在考虑剪切变形影响后，当梁两端各有
一单位转角虚位移时，连系梁两端的约束弯矩为
•
M bM l M 1E l2 3 ba I2
• 综上所述，剪力墙分类的判别条件为
• 当α ≥10，且In／I≤ζ时，为整体小开口剪力墙；
• 当α ≥10，且In／I＞ζ时，为壁式框架 ；
• 当1.0＜α＜10，且In／I≤ζ时，为双肢剪力墙；
• 当α‍≤‍1.0时，剪力墙的整体性很差，即连系梁对墙肢的
约束作用很弱，这时可把连系梁看成为一铰接连杆，而 把相连的两个墙肢看成是两榀独立的整截面剪力墙，亦 称为独立墙肢。
据α值尚不能判断剪力墙的类型。例如对于图15－17（b）和图15 －17（d）的两种情况，前者连系梁和墙肢的刚度均较大，后者 连系梁和墙肢的刚度均较小，两者的值有可能相当接近，但它们 的受力与变形特性显然不一样。前者较接近于整体小开口剪力墙， 后者则较接近于壁式框架、因此，在判别剪力墙类型时，还应以 I墙如式n／框洞肢20I2架0口较作/12。较宽/为10 宽，判则，别I墙条n／肢件I截较。面小这较，里小结，，构In=则受I－I力n（／较II1接较＋近大I2）于，。结整如构体剪受小力力开墙较口洞接剪口近力7 较于墙窄；壁
目前，剪力墙已被广泛地应用于高层建筑结构中。在剪力墙结构 体系、框架- 剪力墙结构体系、筒体结构体系中，剪力墙都是作 为主要的承重结构单元，因此，剪力墙的截面设计是整个结构设 计中的主要部分。在地震区，剪力墙除了必须保证有足够的承载 力外，尚应保证有足够的延性，以提高整个结构的耗能能力，改 善结构的抗震性能。
E——材料的弹性模量；
G—材料的剪切模量。
上式中的Mb从实际上代表了连系梁的抗弯线刚度。若剪力 墙共有m列洞口，其层高和总高分别为h、H，则所有连 梁的抗弯线刚度的总和为 :
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• 另外，设剪力墙中某墙肢的截面惯性矩为Ij，则当该墙 肢顶部有图15－28所示的单位转角虚位移θ=1时，该墙 肢顶部需施加的弯矩为
第十八讲 剪力墙的分类与截面设计
由以上的分析可知，剪力墙结构可分为整截面剪力墙、整体小开口 剪力墙、联肢剪力墙（双肢剪力墙或多肢剪力墙）及壁式框架等 四类。对剪力墙结构进行上述分类的依据是结构在侧向荷载作用 下的受力特征，或者说结构的整体性。一般地说，水平外荷载产 生的总弯矩由剪力墙墙肢内的局部弯矩和墙肢轴力所形成的整‍体 弯矩所平衡。当剪力墙中连系梁的刚度很小，或者墙肢的刚度较 大时，连梁对墙肢的约束作用很弱，连梁内的剪力很小，因而墙 肢内的轴力很小，墙肢轴力所形成的整体弯矩亦小，这样外荷载 所产生的弯矩主要由墙肢内的局部弯矩所平衡，即结构的整体性 较差。反之，若剪力墙中连梁的刚度很大，墙肢的刚度又相对较 小，此时连梁对墙肢的约束作用很强，连梁内剪力很大，墙肢内 轴力较大，墙肢轴力所形成的整体弯矩抵消了水平外荷载产生的 总弯矩的大部分，墙肢中局部弯矩很小，即结构的整体性较好。 可见结构整体性主要与连梁和墙肢之间的刚度比有关，另外还跟 墙开洞大小等因素有关。
剪力墙在竖向荷载和水平荷载作用下，在墙肢和连梁内都将产生轴 力、弯矩和剪力。因此，在进行剪力墙截面设计时，墙肢应作为 偏心受压或偏心受拉构件，分别进行正截面及斜截面承载力计算。 连梁可按受弯构件计算，由于楼盖结构的作用，连梁内的轴力可 忽略不计。此外，对处于小偏心受压状态的墙肢，尚应按轴心受 压构件验算其墙体平面外的稳定性。当受到集中荷载作用时，尚 应验算其局部受压承载力。