剪力墙结构中连梁的设计与计算
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剪力墙结构毕业设计计算书一、工程概况本工程为具体名称高层住宅楼,位于具体地点。
地上X层,地下X 层,建筑高度为X米,总建筑面积为X平方米。
结构形式为剪力墙结构,抗震设防烈度为X度,设计基本地震加速度为Xg,设计地震分组为第X组,建筑场地类别为X类,场地特征周期为X秒。
二、设计依据1、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)2、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(2015 年版)3、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(2016 年版)4、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)5、相关的建筑、结构设计图集三、荷载取值1、恒载屋面恒载:具体数值kN/m²楼面恒载:具体数值kN/m²墙体自重:具体数值kN/m²2、活载屋面活载:具体数值kN/m²楼面活载:具体数值kN/m²楼梯活载:具体数值kN/m²3、风荷载基本风压:具体数值kN/m²地面粗糙度类别:具体类别4、地震作用水平地震影响系数最大值:具体数值竖向地震影响系数最大值:具体数值四、结构布置1、剪力墙布置根据建筑功能和受力要求,在建筑物的纵、横两个方向均匀布置剪力墙。
剪力墙的厚度根据楼层高度和受力情况进行变化,底部加强部位的剪力墙厚度为Xmm,上部楼层的剪力墙厚度为Xmm。
2、梁布置在楼盖中布置主次梁,以承受楼面荷载并将其传递给剪力墙。
梁的截面尺寸根据跨度和受力情况进行计算确定。
3、板布置采用现浇钢筋混凝土楼板,板厚根据跨度和受力情况进行取值,一般为Xmm 至Xmm。
五、结构计算模型1、计算软件采用具体软件名称进行结构分析计算。
2、计算参数设置考虑楼板的弹性变形,采用刚性楼板假定。
考虑扭转耦联效应。
3、计算模型的建立根据结构布置,输入剪力墙、梁、板等构件的几何尺寸和材料属性。
定义边界条件和荷载工况。
六、地震作用分析1、振型分解反应谱法计算结构的自振周期和振型。
剪力墙连梁超筋处理剪力墙结构、框架剪力墙结构中连梁及框筒结构中的裙梁一般较易出现超筋超限现象,应采取适当的处理方法。
剪力墙连梁超筋、超限时,可根据“混凝土高规”第7.2.25条的相关规定,作如下处理:一、对连梁的计算处理1.连梁调幅处理(计算结果①)抗震设计剪力墙中连梁的弯矩和剪力可进行塑性调幅,以降低其剪力设计值。
但在结构计算中已对连梁进行了刚度折减的连梁,其调幅范围应限制或不再调幅。
当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位的连梁和墙肢的弯矩应相应加大。
一般情况下,经全部调幅(包括计算中连梁刚度折减和对计算结果的后期调幅)后的弯矩设计值不小于调幅前(完全弹性)的0.8倍(6、7度)和0.5倍(8、9度)。
2.连梁的铰接处理(计算结果②)当连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响(即连梁不作为次梁的支承梁)时,可假定该连梁在大震下的破坏,对剪力墙按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的结构内力分析(为减小结构计算工作量可将连梁按两端铰接梁计算),墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计(一般情况下,连梁铰接处理后,墙的计算结果较大),以保证墙肢的安全。
3.对超筋连梁的计算处理(计算结果③)剪力墙的连梁考虑刚度折减后,当部分连梁仍不能满足规范剪压比()限值时,减小连梁截面,此时连梁计算可能仍有超筋,但其计算剪力V2已不大于原有截面的最大受剪承载力[V1],即V2≤[V1],满足本规程第6.2.6条的要求。
4.连梁计算处理后的情况分析1)情况一:连梁调幅处理(计算结果①)后,计算结果满足规范要求;2)情况二:对连梁进行计算处理后(计算结果③),连梁不再有超筋现象,结构的层间位移仍能满足规范要求,即层间弹性位移角符合表4.6.3要求;3)情况三:对连梁进行计算处理后(计算结果②),连梁不再有超筋现象,结构的层间位移仍能满足规范要求,即层间弹性位移角符合表4.6.3要求;4)情况四:对连梁进行计算处理后(计算结果③),连梁仍有超筋现象,结构的侧向位移不能满足规范要求,即层间位移角已不符合表4.6.3要求,且确无其他手段加大结构的侧向刚度,结构设计中仍需采用原有连梁的构件截面尺寸,以满足结构的层间弹性位移角要求。
关于解决剪力墙连梁设计时截面抗剪超限的几种方法的探讨【摘要】本文以新版结构设计规范为基准,以新版结构设计软件为依托,通过总结工程设计中的经验,简述了剪力墙设计时,解决剪力墙连梁在结构整体计算中,连梁剪压比超限的几种较为简单的处理方法。
【关键词】剪力墙连梁;剪压比超限连梁处理方法1 引言近些年来,随着建设脚步的加快,建设场地的不断紧缩,高层建筑在建筑市场占据的比例越来越高。
从现在的建筑设计实例及市场实际情况来看,剪力墙结构、框架—剪力墙结构在高层中应用的份额又占有相当大的比例,自然剪力墙的设计工作成为了每一个结构设计人员经常接触且必须熟悉掌握的内容。
从结构设计方面来讲,在结构整体计算中,剪力墙连梁经常会出现断面不足、抗剪不足的超限情况,即我们常说的连梁剪压比超限。
从实际工作出发,以结构设计规范为最基本的出发点,总结和掌握几种处理此类连梁超限的方法就显得尤为重要。
2 新建建筑结构设计时剪力墙连梁超限的几点处理方法自2010年以来新版设计规范陆续更新,在新版设计规范中,对剪力墙连梁的地震作用及抗震措施有了一定的改进及修订。
较前一版规范相比,一部分概念与计算提出了更具体的解释和规定,从而让设计人员可以更清晰地理解及应用。
以下就是以新版规范为基本出发点,总结多年结构设计的经验,提出的几种剪力墙连梁剪压比超限的处理办法。
2.1 减小连梁断面《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中第7.2.26条第1款明确指出,剪力墙连梁不满足截面抗剪时,可减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施。
此方法是最容易让人理解也最容易应用的一种方法。
当减小连梁的断面,实际上就是降低了连梁自身的刚度,在地震力或其他荷载作用时,其吸收的荷载效应就会相应减小,从而使其更容易满足截面抗剪的要求。
2.2 增大剪力墙开洞洞口宽度,尽量满足剪力墙连梁跨高比大于2.5此方法的基本方向就是增大剪力墙连梁的跨高比。
不难理解,增大剪力墙开洞洞口宽度,随之剪力墙连梁的跨高比增大,同时也降低了与其相连的剪力墙墙肢的刚度,从而在结构整合受力分配上,降低了此处作用力的分配。
本科毕业设计中山健康花园A栋高层住宅楼结构设计学院建设学院专业土木工程年级班别04级4班学号3104003667学生姓名曾世开指导教师梁平2008年6月10日摘要本工程为中山健康花园A栋,拟建高层住宅楼。
根据现场的土地使用面积将该楼设计成一对称布置的住宅楼,设置一部电梯,一层设置四户。
首层的标高为4.5米,其余11层的层高均为3m。
楼层总高度为37.5m。
总建筑面积4250.98m2。
基本风压值0.5kN/m2,抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度值为0.10g,Ⅱ类场地,设计地震分组为第一组。
本工程结构设计采用框架-剪力墙结构,结构计算按纵向框架承重分析。
具体内容包括:结构方案和初选截面尺寸;楼板结构设计;结构计算简图及刚度参数计算;荷载计算及结构位移验算;水平荷载作用下的结构内力分析;竖向荷载作用下的结构内力分析;荷载效应及内力组合;截面设计和构造要求;基础设计;结构施工图的绘制;计算机辅助设计。
在进行截面抗震设计时,柱按偏压构件计算,保证延性框架要“强剪弱弯,强柱弱梁,强节点弱构件强锚固”的设计原则,且满足构造要求。
关键词:高层,抗震,框剪,结构设计AbstractAuthor: Shikai ZengTutor: Ping LiangFlower Garden in the works for A block, the proposed high-rise residential buildings. According to the land use area will be carried into a symmetrical layout design of residential buildings, the installation of a lift, one of four households. The level of the first floor is 4.5m and the remaining eleven floors are 3m high-level layers. The total height of the building is 37.5m. A total construction area is 4250.98m2. Basic wind pressure value is 0.5kN/m2, earthquake intensity of 7 degrees security, the basic design for seismic acceleration values 0.10g, category II sites, design for the earthquake-first group.This engineering construction design adoption the frame-shear wall construction. The structure of the vertical longitudinal loading analysis. Concrete contents include: structural programmes and primary cross-sectional size; floor structural design; Structural calculation diagrammatic drawing and stiffness parameter calculation; Structural load calculation and displacement calculation; Level load role of endogenous force structure analysis; Vertical load role of the endogenous force structure analysis; Load effects and endogenous force portfolio; Cross-sectional design and construction requirements; Foundation design; Structural construction mapping; computer-aided design. Earthquake in cross-sectional design, pillar by bias components calculated to ensure extensive framework to "strong reminder and weak bends, strong column and weak beam, strong joint weak components strong anchorage" design principles, andthe cross-section must to meet the demand of construction requirements.Key words: Tall structures, Earthquake proofing construction, Frame -Shear wall, Structural design目录1工程概况 (1)2结构布置和初选构件截面尺寸 (2)2.1柱截面尺寸 (2)2.1.1 Z1截面的确定 (2)2.1.2 Z2截面的确定 (2)2.1.3 Z3截面的确定 (3)2.1.4 Z4截面的确定 (3)2.1.5 Z5截面的确定 (3)2.2梁截面尺寸 (3)2.2.1横向框架梁尺寸的确定 (3)2.2.2纵向框架梁尺寸的确定 (4)2.3板的厚度 (4)2.4剪力墙数量的确定 (4)3 楼板结构设计 (7)3.1楼梯设计 (7)3.1.1 梯段板计算 (7)3.1.2 梯梁设计 (8)3.2楼板设计 (9)3.2.1 荷载计算 (10)3.2.2 计算跨度L0 (10)3.2.3 弯矩和配筋计算 (10)4非框架梁的设计 (15)4.1非框架梁的内力计算 (15)4.2非框架梁的配筋计算 (23)4.2.1 正截面承载力计算 (23)4.2.2 斜截面承载力计算 (24)5 计算简图及刚度参数 (27)5.1计算简图 (27)5.2刚度参数 (27)5.2.1 总剪力墙的等效抗弯刚度 (27)5.2.2 总框架的抗推刚度 (27)5.2.2 总连梁的等效剪切刚度Cb (35)5.3主体结构刚度特征值Λ (38)6 竖向荷载及水平荷载计算 (39)6.1竖向荷载 (39)6.1.1 各种构件的荷载标准值 (39)6.1.2 重力荷载代表值 (41)6.2横向水平地震作用 (41)6.2.1 结构总水平地震作用——底部剪力标准值FEk (41)6.2.2 各层水平地震作用Fi (42)6.3横向风荷载计算 (43)7 水平荷载作用效应分析 (45)7.1水平地震作用折算及水平位移验算 (45)7.1.1 水平地震作用折算 (45)7.1.2 水平位移验算 (46)7.2水平地震作用下的内力计算 (46)7.2.1 总剪力墙、总框架和总连梁的内力 (46)7.2.2 各根柱、各根连梁、各片剪力墙的内力 (48)7.2.3 框架梁、柱的内力计算 (50)8 竖向荷载作用下结构的内力计算 (56)8.1框架内力计算 (56)8.1.1 计算简图 (56)8.1.2 分配系数及固端弯矩 (57)8.1.3 分配与传递 (59)8.2剪力墙内力计算 (66)8.2.1 轴力的计算 (66)8.2.2 弯矩的计算 (67)9 荷载效应组合 (70)9.1框架梁柱的内力组合 (70)9.1.1 梁、柱内力调整 (70)9.1.2 框架梁、柱的内力组合 (71)9.2剪力墙的内力组合 (73)10 截面设计 (75)10.1框架梁 (75)10.1.1 正截面受弯承载力计算 (75)10.1.2 斜截面受剪承载力计算 (76)10.2框架柱 (77)10.2.1 剪跨比和轴压比 (78)10.2.2 正截面抗弯承载力计算 (78)10.2.3 斜截面抗剪承载力计算 (81)10.3剪力墙 (84)10.3.1 正截面承载力计算 (84)10.3.2 斜截面承载力计算 (85)11 基础设计 (88)11.1基础选型 (88)11.2基础平面布置 (88)11.2.1 基桩竖向承载力特征值: (88)11.2.2确定桩数和布桩 (88)11.2.3初选承台尺寸 (89)11.2.4计算桩顶荷载设计值 (89)11.2.5 桩顶水平位移验算 (90)11.3承台计算和配筋 (90)11.3.1作用在承台底部的弯矩 (91)11.3.2.基桩净反力设计值 (91)11.3.3 承台受柱冲切验算 (91)11.3.4.承台受剪验算 (92)11.3.5 承台角桩冲切验算 (93)11.3.6 承台受弯计算 (94)11.3.7 承台受压验算 (95)参考文献 (96)致谢 (97)1 工程概况中山健康花城为12层住宅楼,框架-剪力墙结构,主体高度38.8m 。
【精品结构设计知识】连梁不同建模方式比较及连梁刚度折减的问题连梁不同建模方式比较及连梁刚度折减的问题一、规范规定:《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.2.13-2: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。
其条文说明:计算地震内力时,抗震墙连梁刚度可折减;计算位移时,连梁刚度可不折减。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第5.2.1:高层建筑结构地震作用组合效应计算时,可对剪力墙连梁刚度予以折减,折减系数不宜小于0.5。
其条文说明:通长,设防烈度低时可少折减一些(6、7度时可取0.7),设防烈度高时可多折减一些(8、9度时可取0.5 )。
本次修订进一步明确了仅在计算地震作用效应时可以对连梁刚度进行折减,对如重力荷载、风荷载作用效应计算不宜考虑连梁刚度折减。
从以上规范规定得出以下两点:1.连梁刚度折减仅用于计算地震作用效应,重力荷载、风荷载不考虑连梁刚度折减;2.计算位移时,连梁刚度不折减。
目前PKPM2010版本《SATWE用户手册》P42:指定该折减系数后,程序在计算时只在集成地震作用计算刚度阵时进行折减,竖向荷载和风荷载计算时连梁刚度不予折减。
二、PKPM2010V2.2版上述规定的执行情况试算结果表明:1.无论是用开洞方式建模的连梁还是用框架梁建模的连梁(跨高比小于5),对地震作用效应计算和位移角计算均考虑了连梁刚度折减;对于重力荷载和风荷载作用效应计算均未考虑连梁刚度折减;2. 用开洞方式建模的连梁,其各种效应(包括位移角)的计算结果均小于用框架梁建模的连梁。
可见PKPM并未严格执行规范规定。
三、结论:1.跨高比小于5的连梁,应按开洞方式建模;跨高比不小于5的梁应按框架梁建模;2.当位移角控制较紧张时,应该用单独的模型计算位移角,将连梁刚度折减系数定义为1.0。
结语:借用拿破仑的一句名言:播下一个行动,你将收获一种习惯;播下一种习惯,你将收获一种性格;播下一种性格,你将收获一种命运。
剪力墙建筑设计中的荷载计算与结构形式引言剪力墙是一种常用的建筑结构形式,它通过垂直于地面方向的墙体来吸收水平荷载,从而增强建筑的抗震能力。
在剪力墙建筑的设计过程中,荷载计算以及结构形式的选择是关键步骤。
本文将介绍剪力墙建筑设计中的荷载计算方法,并探讨不同结构形式的优缺点。
一、荷载计算剪力墙建筑设计中的荷载计算包括垂直荷载和水平荷载的计算。
1. 垂直荷载计算剪力墙的垂直荷载主要来自楼板和屋面的自重以及人员、家具等活载。
在荷载计算中,需要考虑不同部位的荷载分布情况,并按照设计规范进行计算。
2. 水平荷载计算剪力墙的水平荷载主要来自地震和风载。
地震荷载是建筑结构的重要荷载,需要根据地震区位和设防烈度等因素进行计算。
风荷载则需要考虑建筑结构的高度和地理位置等因素。
二、结构形式剪力墙结构在建筑设计中有多种形式,以下是常见的几种结构形式:1. 剪力墙整体式结构剪力墙整体式结构是指将剪力墙布置在整个建筑结构中,承担主要的抗震力。
这种结构形式具有刚性强、抗震性能好的优点,适用于高层建筑和重要的公共建筑。
2. 剪力墙加筋梁结构剪力墙加筋梁结构是指在剪力墙上布置加强筋梁,以增强剪力墙的刚度和承载能力。
这种结构形式适用于剪力墙开口较大或跨度较大的情况,能够提高结构的柔性和变形能力。
3. 剪力墙与框架结构相结合剪力墙与框架结构相结合是指在建筑结构中同时采用剪力墙和框架结构,以发挥两者的优势。
剪力墙主要负责抗震,而框架结构主要负责承担垂直荷载。
这种结构形式适用于大跨度建筑或既要求抗震性能又要求灵活空间布局的建筑。
荷载计算和结构形式的选择是剪力墙建筑设计中至关重要的步骤。
根据荷载计算的结果和具体的设计要求,可以选择适合的剪力墙结构形式。
不同的结构形式具有不同的优缺点,设计师需要根据实际情况和需求进行选择。
通过合理的荷载计算和结构形式的选择,可以保证剪力墙建筑的安全性和抗震性能。
短肢剪力墙的配筋要求,有了这篇终于搞清楚了近年来我国人民生活水平不断提高,人们对房屋的使用功能、面积和房间组合型式等提出较高要求,在这种背景下短肢剪力墙体系在我国发展比较迅速,混凝土结构设计规范和高层建筑结构设计规范都没有关于短肢剪力墙设计的具体条文,理论落后于实际应用,阻碍了这种新型体系的发展。
作者根据近几年来施工经验的总结,对短肢剪力墙的配筋方面进行系统的概括。
1 墙肢的设计1.1 墙肢厚度≥200 ,且按抗震等级为一、二级时短肢剪力墙的截面厚度,底部加强部位≥1/ 16 层高,其它部位≥1/ 20层高,当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时,底部加强部位的截面厚度≥1/ 12 层高,其它部位≥1/ 15 层高;按抗震等级为三、四级时短肢剪力墙的截面厚度,底部加强部位≥1/ 20层高,其它部位≥1/ 25 层高。
1.2 短肢剪力墙应进行剪压比、轴压比验算,正截面、斜截面的计算,计算过程和计算公式与普通剪力墙一致。
1.3 短肢剪力墙结构的一般构造1、短肢剪力墙的轴压比限值短肢剪力墙各层的轴压比限值应满足:一级为0.5;二级为0.6;三级为0.7 ,当短肢剪力墙为一字墙时应减0.1。
2、短肢剪力墙纵筋的配筋率有抗震设计要求时,短肢剪力墙纵筋的配筋率应符合底部加强部位为1.2 % ,其它部位为1 %。
底部加墙部位的高度可取墙肢总高度的1/8 及底部两层层高的较大值。
1.4 对于墙肢厚度较厚, 墙长较长的剪力墙, 虽然按墙肢高厚比判别为短肢剪力墙, 但由于其自身刚度大, 变形接近弯曲型, 具有良好延性, 也可不必完全按短肢剪力墙要求执行, 可适当放宽要求, 当刚度很大时, 甚至可按一般剪力墙要求设计。
1.5 短肢剪力墙结构的截面设计及构造措施,应遵循《建筑抗震设计规范》中有关章节的规定进行设计. 剪力墙截面的设计,应通过正截面偏心受压、偏心受拉的计算,在满足最小配筋率要求的前提下,确定墙肢端部的受力钢筋,即约束边缘构件或构边缘构件的纵筋,由斜截面抗剪计算出墙肢腹板水平分布钢筋.在抗震设计的双肢剪力墙中,墙肢不宜出现小偏心受拉,如果双肢剪力墙中一个墙肢出现小偏心受拉,该墙肢会出现水平通缝而失去抗剪能力,且由荷载产生的剪力将全部转移到另一个墙肢而导致其抗剪承载力不足,因此,应当避免墙肢出现小偏心受拉。
连梁、框架梁、次梁和基础拉梁的区别连梁、框架梁、次梁和基础拉梁的区别在施工图审查过程中发现有些设计人对连梁、框架梁、次梁和基础拉梁(承台或独立柱基间的联系梁)的构造和使用范围不清楚,从而导致使用不当。
现结合规范、标准图集和构造手册对这个问题加以说明。
1、连梁和框架梁:连梁是指两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁(具体条文详见“高规”第7.1.8条);框架梁是指两端与框架柱相连的梁,或者两端与剪力墙相连但跨高比不小于5的梁。
两者相同之处在于:一方面从概念设计的角度来说,在抗震时都希望首先在框架梁或连梁上出现塑性铰而不是在框架柱或剪力墙上,即所谓“强柱弱梁”或“强墙弱连梁”;另一方面从构造的角度来说,两者都必须满足抗震的构造要求,具体说来框架梁和连梁的纵向钢筋(包括梁底和梁顶的钢筋)在锚入支座时都必须满足抗震的锚固长度的要求,对应于相同的抗震等级框架梁和连梁箍筋的直径和加密区间距的要求是一样的。
两者不相同之处在于,在抗震设计时,允许连梁的刚度有大幅度的降低,在某些情况下甚至可以让其退出工作,但是框架梁的刚度只允许有限度的降低,且不允许其退出工作,所以规范规定次梁是不宜搭在连梁上的,但是次梁是可以搭在框架梁上的。
一般说来连梁的跨高比较小(小于5),以传递剪力为主,所以规范对连梁在构造上作了一些与框架梁不同的规定,一是要求连梁的箍筋是全长加密而框架梁可以分为加密区和非加密区,二是对连梁的腰筋作了明确的规定即“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;当连梁截面高度大于700mm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10mm,间距不应大于200mm;对跨高比不大于2.5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0.3%”且将其纳入了强条的规定,而框架梁的腰筋只要满足“当梁的腹板高度hw≥450mm时,在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%,且其间距不宜大于200mm。
PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理简介:中型钢混凝土剪力墙是一种常用的结构形式,具有良好的抗震性能。
PKPM(Pikawu特级专业版)是一款常用的结构分析与设计软件,可以进行中型钢混凝土剪力墙的建模和计算处理。
本文将详细介绍PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模与计算处理步骤。
建模过程:1.梁柱节点处的建模:首先,在PKPM中选择合适的单位制和工况,创建新的工程文件。
其次,按照实际设计中的尺寸,在PKPM中选择相应的梁柱截面,并按照设计要求进行材料设定。
2.剪力墙建模:在PKPM中选择"墙单元"进行建模,根据设计尺寸输入墙单元的起点和终点坐标,并设置剪力墙厚度。
3.钢筋布置:根据设计要求,在PKPM中选择"构件"-"纵筋",对墙单元进行纵向钢筋布置。
可以采用自动生成纵筋功能,也可以手动输入纵筋参数。
4.剪力墙属性设定:设置剪力墙的属性参数,包括抗震设计参数、截面性质、材料设定等。
其中,抗震设计参数根据规范要求进行设定。
5.边界约束条件设定:根据实际结构梁柱节点的约束条件,对PKPM中的节点进行约束设定。
6.荷载设定:在PKPM中选择"荷载"进行荷载设定,根据实际设计要求输入荷载参数。
计算处理:1.构型调整:PKPM可以进行构型调整,根据实际设计要求对剪力墙进行调整,并重新计算。
2.变形分析:运行PKPM的弹性分析功能,根据实际荷载条件进行变形分析。
3.截面验算:PKPM可以根据截面弯矩和剪力情况进行验算。
根据设计要求进行截面协调。
4.抗震验算:PKPM可以进行抗震验算,在设计地震动作用下进行抗震验算,计算墙单元和节点的内力、变形等。
5.结果输出:PKPM可以输出计算结果,包括节点荷载、截面验算结果、抗震验算结果等。
总结:PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理步骤包括梁柱节点的建模、剪力墙的建模、钢筋布置、剪力墙属性设定、边界约束条件设定、荷载设定等。
剪力墙的计算剪力墙考虑地震作用组合的剪力墙,其正截面抗震承载力应按本规范第7 章和第10.5.3 条的规定计算,但在其正截面承载力计算公式右边,应除以相应的承载力抗震调整系数γRE。
剪力墙各墙肢截面考虑地震作用组合的弯矩设计值:对一级抗震等级剪力墙的底部加强部位及以上一层,应按墙肢底部截面考虑地震作用组合弯矩设计值采用,其他部位可采用考虑地震作用组合弯矩设计值乘以增大系数考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值Vw 应按下列规定计算:1 底部加强部位1)9 度设防烈度(11.7.3-1)且不应小于按公式(11.7.3-2)求得的剪力设计Vw2)其他情况一级抗震等级Vw=1.6V (11.7.3-2)二级抗震等级Vw=1.4V (11.7.3-3)三级抗震等级Vw=1.2V (11.7.3-4)四级抗震等级取地震作用组合下的剪力设计值2 其他部位Vw=V (11.7.3-5)式中Mwua———剪力墙底部截面按实配钢筋截面面积、材料强度标准值且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值;有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋;M———考虑地震作用组合的剪力墙底部截面的弯矩设计值;V———考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值。
公式(11.7.3-1)中,Mwua 值可按本规范第7.3.6 条的规定,采用本规范第11.4.4 条有关计算框架柱端Mcua 值的相同方法确定,但其γRE 值应取剪力墙的正截面承载力抗震调整系数。
11.7.4 考虑地震作用组合的剪力墙的受剪截面应符合下列条件:当剪跨比λ>2.5 时(11.7.4-1)当剪跨比λ≤2.5 时(11.7.4-2)11.7.5 考虑地震作组合的剪力墙在偏心受压时的斜截面抗震受剪承载力,应符合下列规定:(11.7.5)式中N———考虑地震作用组合的剪力墙轴向压力设计值中的较小值;当N>0.2fcbh 时,取N=0.2fcbh;λ———计算截面处的剪跨比λ=M/(Vh0);当λ<1.5 时,取λ=1.5;当λ>2.2 时,取λ=2.2;此处,M 为与剪力设计值V 对应的弯矩设计值;当计算截面与墙底之间的距离小于h0/2 时,λ 应按距墙底h0/2 处的弯矩设计值与剪力设计值计算。
连梁在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中 ,连接墙肢与墙肢 ,连梁是指两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁。
连梁一般具有跨度小、截面大 ,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。
一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大建筑结构设计专业术语。
建筑结构力学中的梁的概念可以通俗的理解为:承担竖向荷载的受弯构件。
单梁,框架梁、连梁等梁类构件都有这样的功能。
但有些以梁类命名的构件不完全具备这样的功能,其中之一就是暗梁。
我们可以从以下属性中认识暗梁:1、暗梁的位置是他完全隐藏在板类构件或者混凝土墙类构件中,这是他被称为暗梁的原因。
2、暗梁的钢筋设置方式与单梁和框架梁类构件非常近似。
3、暗梁总是配合板或者墙类构件共同工作。
4、板中的暗梁可以提高板的抗弯能力,因而仍然具备梁的通用受力特征。
5、混凝土墙中的暗梁作用比较复杂,已不属于简单的受弯构件,他一方面强化墙体与顶板的节点构造,另一方面为横向受力的墙体提供边缘约束。
强化墙体与顶板的刚性连接。
在钢筋工程量计算时,特别是在剪力墙结构中,存在剪力墙身、剪力墙梁等构件,这些构件之间的关联关系是一直缠绕着部分预算人员的问题。
对于要弄清墙身、墙梁之间的关系,首先必须弄明白墙身、墙梁的概念。
剪力墙设计与框架柱及梁类构件设计有显著区别。
柱、梁构件属于杆类构件,而剪力墙水平截面的长宽比相对杆类构件的高宽比要大得多;柱、梁构件的内力基本上逐层、逐跨呈规律性变化,而剪力墙内力基本上呈整体变化,与层关联的规律性不明显。
剪力墙本身特有的内力变化规律与抵抗地震作用时的构造特点,决定了必须在其边缘部位加强配筋,以及在其楼层位置根据抗震等级要求加强配筋或局部加大截面尺寸。
此外,连接两片墙的水平构件功能也与普通梁有显著不同。
为了表达简便、清晰,平法将剪力墙分为剪力墙柱、剪力墙身和剪力墙梁三类构件分别表达。
归入剪力墙梁的暗梁不是普通概念的梁,因为暗梁不可能脱离整片剪力墙独立存在,也不可能像普通概念的梁一样独立受弯变形,事实上暗梁根本不属于受弯构件;因为其配筋都是由纵向钢筋和箍筋构成,绑扎方式与梁基本相同,但是暗梁与剪力墙身的混凝土和钢筋完整的结合在一起,因此暗梁实质上是剪力墙在楼层位置的水平加强带。
剪力墙计算第 5 章剪力墙结构设计本章主要内容: 5.1 概述 结构布置 剪力墙的分类 剪力墙的分析方法 5.2 整体剪力墙和整体小开口剪力墙的计算 整体剪力墙的计算 整体小开口剪力墙的计算 5.3 联肢剪力墙的计算 双肢剪力墙的计算 多肢墙的计算 5.4 壁式框架的计算 计算简图 内力计算 位移的计算 5.5 剪力墙结构的分类 按整体参数分类 按剪力墙墙肢惯性矩的比值 剪力墙类别的判定 5.6 剪力墙截面的设计 墙肢正截面抗弯承载力 墙肢斜截面抗剪承载力 施工缝的抗滑移验算 5.7 剪力墙轴压比限制及边缘构建配筋要求 5.8 短肢剪力墙的设计要求 5.9 剪力墙设计构造要求 5.10 连梁截面设计及配筋构造 连梁的配筋计算 连梁的配筋构造5.1 概述 一、概述 1、利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构,称为剪力墙结构体系。
墙体同时也作为维护及房间分隔构件。
2、剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制,一般为 3~8m。
因而剪力墙结构适用 于要求小房间的住宅、旅馆等建筑,此时可省去大量砌筑填充墙的工序及材料, 如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方法,施工速度很快。
3、剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高,墙厚在高度方向可以逐步减少,但要注意避免突然减少很多。
剪力墙厚度不应小于楼层高度的 1/25 及 160mm。
4、现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好,刚度大,在水平力作用下侧向变形 很小。
墙体截面面积大,承载力要求也比较容易满足,剪力墙的抗震性能也较好。
因此,它适宜于建造高层建筑,在 10~50 层范围内都适用,目前我国 10~30 层的高层公寓式住宅大多采用这种体系。
5、剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的,主要是剪力墙间距太小,平面布 置不灵活,不适应于建造公共建筑,结构自重较大。
6、为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度,剪力墙的间距要尽可能做 大些,如做成 6m 左右。
7、剪力墙上常因开门开窗、穿越管线而需要开有洞口,这时应尽量使洞口上下 对齐、布置规则,洞与洞之间、洞到墙边的距离不能太小。
5、框剪结构设计5.1 剪力墙总刚度5.1.1结构布置及计算简图:300w t =(底部加强部位) 200w t =(一般部位)5.1.2 刚度计算:5.1.2.1 W -1(第1~2层 ) 洞口面积与墙总面积之比为 1.8 3.310017163.9(8.10.7)⨯⨯%=%>%⨯+(1)整体系数α的计算:5213001425 4.310A mm =⨯=⨯3394111425300 3.2101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯52330027758.310A mm =⨯=⨯33114313002775 5.3101212bh I mm ==⨯⨯=⨯52430027758.310A mm =⨯=⨯33114413002775 5.3101212bh I mm ==⨯⨯=⨯525750750 5.610A mm =⨯=⨯3410451750 2.6101212bh I mm ==⨯=⨯ 图1-20 W-1计算简图()101040.32 1.5532 2.610110.4210iI mm =++⨯+⨯=⨯∑555555554.210508.3101762.58.3106337.55.610810037154.310 5.61028.310 4.310y mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=≈⨯+⨯⨯+⨯+⨯ 9521052113.210 4.3103517 1.510 5.6103467 5.3102I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯5211528.3101755 2.610 5.6104583+⨯⨯+⨯+⨯⨯1344.21510mm =⨯13131344.215100.1110 4.10510n i I I I mm =-=⨯-⨯=⨯∑洞口上连梁的折算惯性矩bj I 计算如下:0.51.82.052bi L m =+= 623005000.1510bj A mm =⨯=⨯ 03941300500 3.11012bj I mm =⨯⨯=⨯ 009949622 3.110 2.63103030 1.2 3.110110.15102050bj bj bj bj bi I I mm I A l μ⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 5515555.610508.3101762.58184.810 5.6108.310y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯+⨯952105211521 3.210 4.310818 1.510 5.610768 5.3108.310945I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯1241.90610m m =⨯ 52558.310176310535.3108.310y mm ⨯⨯==⨯+⨯101152522 2.610 5.3108.310710 5.6101053I =⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯1241.59610mm =⨯810081810536229a mm =--=5.1.2. 2 W -1(第2~5层 ) (1)整体系数α的计算:5212001425 2.8510A mm =⨯=⨯33941114252000.95101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯图1-21 W-1计算简图5232002775 5.610A mm =⨯=⨯33114312002775 3.56101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 5242002775 5.610A mm =⨯=⨯33114412002775 3.56101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 525750750 5.610A mm =⨯=⨯3410451750 2.6101212bh I mm ==⨯=⨯()101040.095 1.535.62 2.61075.410iI mm =++⨯+⨯=⨯∑55555554.21050 5.6101762.5 5.6106337.55.610810038152.8510 4.2102 5.6103y mm⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=≈⨯+⨯⨯+⨯⨯9521052110.9510 2.85103815 1.510 4.2103765 3.56102I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯ 52105255.6102053 2.610 5.6102523 5.6104285+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯ 1342.7110m m =⨯13131342.71100.07510 2.63510n i I I I mm =-=⨯-⨯=⨯∑洞口上连梁的折算惯性矩bj I 计算如下:0.51.82.052bi L m =+= 623005000.1510bj A mm =⨯=⨯03941300500 3.11012bj I mm =⨯⨯=⨯ 009949622 3.110 2.63103030 1.2 3.110110.15102050bj bj bj bj bi I I mm I A l μ⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 5515554.210505.6101762.57972.8510 4.210 5.610y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯+⨯ 9521052115210.9510 2.8510797 1.510 4.210747 3.5610 5.610966I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1241.3210mm =⨯5255.61017638822 5.610y mm ⨯⨯==⨯⨯105211522 2.610 5.610882 3.5610 5.610881I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯1241.25310mm =⨯81007978826421a mm =--=5.1.2.3 W -1(第6~9层 ) (1)整体系数α的计算:5212001525 3.0510A mm =⨯=⨯33941115252001101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522550550 3.0310A mm =⨯=⨯34104215500.756101212bh I mm ==⨯=⨯5232002875 5.7510A mm =⨯=⨯33114312002875 3.96101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5242002850 5.710A mm =⨯=⨯ 图1-22 W-1计算简图33114412002850 3.86101212bh I mm ==⨯⨯=⨯525600600 3.610A mm =⨯=⨯ 3410451600 1.08101212bh I mm ==⨯=⨯ ()101040.10.7639.638.6 1.081086.9410iI mm =++++⨯=⨯∑55555.75101713 5.7106375 3.6108100356621.1310y mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=≈⨯10525252586.9410 3.05103566 5.75101853 5.7102809 3.6104534I =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯1342.24710mm =⨯1342.1610n i I I I mm =-=⨯∑洞口上连梁的折算惯性矩bj I 计算如下:0.51.82.052bi L m =+= 623005000.1510bj A mm =⨯=⨯ 03941300500 3.11012bj I mm =⨯⨯=⨯ 009949622 3.110 2.63103030 1.2 3.110110.15102050bj bj bj bj bi I I mm I A l μ⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 5155.7510171383311.8310y mm ⨯⨯==⨯952105211521110 3.05108337.5610 3.0310833 3.9610 5.7510880I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1241.3410mm =⨯ 5255.710172510579.310y mm ⨯⨯==⨯105211522 1.0810 3.6101057 3.8610 5.710668I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯1241.0510mm =⨯810010578336210a mm =--=1~9层混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,12,,,,,,b b n I l a h I I I I 应沿高度取加权平均值:942.6310b I mm =⨯62292642136210462859a mm ⨯+⨯+⨯==3570039579h mm ==111111114119.06210213.410413.210314.6109I mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯111111114215.9610210.510412.5310314.6109I mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯1313131313131.215102 2.71103 2.247104 1.0324.115102 2.63103 2.16104n I I ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯α=35.7= 4.2= 1 4.210α<=<按联肢墙计算剪力墙刚度:墙肢剪切变形影响系数()γ:2γ=22.5i iI H A μ=∑∑12: 1.355 1.3552 1.3183 1.322435: 1.318 1.3289610: 1.322F F F μμμμ=⎫⨯+⨯+⨯⎪=⇒==⎬⎪=⎭()121241212 1.46 1.23910 2.69910iII I I I mm =+=+=+⨯=⨯∑平平35.7H m =616662116112: 1.8210(1.822 1.2653 1.1834)1035: 1.26510 1.352109610: 1.18310F A F A A mm F A ⎫=⨯⎪⨯+⨯+⨯⨯=⨯⇒==⨯⎬∑⎪=⨯⎭626662226212: 1.3910(1.392 1.1230.934)1035: 1.1210 1.1109610:0.9310F A F A A mm F A ⎫=⨯⎪⨯+⨯+⨯⨯=⨯⇒==⨯⎬∑⎪=⨯⎭6662121.35210 1.1102.45210iA A Amm =+=⨯+⨯=⨯∑()1222262.5 2.5 1.328 2.699100.00286735700 2.45210i iI HAμγ⨯⨯⨯===⨯⨯∑∑292723322 2.6310628520412102050bj jj bjI a D mm l ⨯⨯⨯===⨯ 不考虑墙肢轴向变形,剪力墙的整体工作系数:22712111216635700 2.4121017.2273967 3.69910mjj m jj HDh I α=+=⨯⨯⨯===⨯⨯∑∑轴向变形影响系数:21217.2270.97717.64ατα=== 6.4 6.466.6860.01533.351222e e e e ch ααα--+++====6.4 6.466.6860.01533.336222e e e e sh ααα-----====232601222113a sh sh ch ch ch ααϕααααααα⎛⎫=⨯⨯+--⎪⋅⋅⋅⎝⎭2336012233.351233.351113 4.233.3364.2 4.233.336 4.233.336⨯⎛⎫=⨯⨯+-- ⎪⨯⨯⨯⎝⎭ 0.1665= 可得:m 的等效刚度:()211 3.64c jc eq a E I E I τϕγ=+-+∑=()41223.1510 2.6991010.9770.16651 3.640.002867⨯⨯⨯+⨯-+⨯1724.33510N mm =⨯⋅5.1.2.4 W-2(1~2层)521300875 2.610A mm =⨯=⨯3394118753002101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯5233002125 6.410A mm =⨯=⨯33114313002125 2.4101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 图1-23 W-2计算简图5556506505021253001437.57102.610 4.210 6.410y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯+⨯952105211522.010 2.6510710 1.510 4.210660 2.410 6.410728w I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1149.110mm =⨯12001501350f b mm =+= 25003252825w h m m =+= 300t mm =1350 4.5300f b t== 28259.4300w h t == 查表得: 1.573μ=4.1.2.5 W-2(3~5层)521200875 1.7510A mm =⨯=⨯339411875200 5.83101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯5232002125 4.2510A mm =⨯=⨯33114312002125 1.6101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5554.21050 4.25101437.562010.210y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯ 图1-24 W-2计算简图952105211520.58310 1.7510620 1.510 4.210620 1.610 4.2510818w I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1146.88610mm =⨯12001001300f b mm =+=25003252825w h mm =+=200t mm =1300 6.5200f b t == 282514200w h t ==查表得: 1.592μ= 5.1.2.6 W-2(6~9层)521200925 1.8510A mm =⨯=⨯339411925200 6.17101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522550550 3.010A mm =⨯=⨯34104215500.76101212bh I mm ==⨯=⨯5232002225 4.510A mm =⨯=⨯33114312002225 1.84101212bh I mm ==⨯⨯=⨯554.5101388668(1.85 3.0 4.5)10y mm ⨯⨯==++⨯ 图1-25 W-2计算简图95295211520.61710 1.85106687.610310668 1.8410 4.510720w I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1146.4210m m =⨯12001001300f b mm =+= 25002752775w h m m =+= 200t mm =1300 6.5200f b t== 2775 3.9200w h t == 查表得: 1.578μ= 1~9混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,,,C w w E A I μ应沿高度取加权平均值:423.1510/C E N MM =⨯()55213.2210.239.35410 1.05109w A mm ⨯+⨯+⨯⨯==⨯()111149.12 6.8863 6.424107.17109w I mm ⨯+⨯+⨯⨯==⨯1.5732 1.5923 1.57841.5829μ⨯+⨯+⨯==即:411162112623.15107.1710 2.2410.99 1.5827.171011 1.051035700C w C eq w w E I E I N mm I A H μ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯5.1.2.7 W-3(1~2层)52130024007.210A mm =⨯=⨯3394112400300 5.4101212bh I mm ==⨯⨯=⨯52230023507.0510A mm =⨯=⨯3311421300 3.24101212bh I mm ==⨯⨯2350=⨯5510132565614.2510y mm 7.05⨯⨯==⨯ 图1-26 W-3计算简图 95211521145.4107.210656 3.24107.05106699.55410w I mm =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯=⨯ 12001501350f b mm =+= 25001502650w h m m =+=300t mm = 1350 4.5300f b t== 26508.8300w h t == 查表得:2.75μ=4.1.2.8W-3(3~9层)5212002400 4.810A mm =⨯=⨯3394112400200 1.6101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5222002400 4.810A mm =⨯=⨯3311421200 2.3101212bh I mm ==⨯⨯2400=⨯551013006509.610y mm 4.8⨯⨯==⨯ 图1-27 W-3计算简图 95211521141.610 4.810650 2.310 4.810650 6.410w I mm =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯=⨯12001001300f b mm =+= 25001002600w h m m =+=300t mm = 1300 6.5200f b t== 26001.3200w h t == 查表得: 1.626μ= 1~9混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,,,C w w E A I μ应沿高度取加权平均值:423.1510/C E N MM =⨯()55213.2529.671010.63109w A mm ⨯+⨯⨯==⨯()111149.5542 6.47107.1109w I mm ⨯+⨯⨯==⨯2.752 1.62671.8769μ⨯+⨯==即:411162112623.15107.110 2.21710.99 1.8767.11011 1.061035700C w C eq w w E I E I N mm I A H μ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯5.1.2.9 W-4(1~2层)5213001050 3.1510A mm =⨯=⨯3394111050300 2.36101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5223001050 3.1510A mm =⨯=⨯3394211050300 2.36101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5233001050 3.1510A mm =⨯=⨯3394311050300 2.36101212bh I mm ==⨯⨯=⨯524300610018.310A mm =⨯=⨯ 图1-28 W-4计算简图33124413006100 5.675101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5555510300010580010290029113.1531018.310y mm 3.15⨯⨯+3.15⨯⨯+18.3⨯⨯==⨯⨯+⨯ 12525252525.710 3.15102911 3.151089 3.1510288918.31011w I =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯ 12410.98210mm =⨯12001501350f b mm =+= 6100w h mm =300t mm =1350 4.5300f b t == 610020.3300w h t == 查表得: 1.421μ=5.1.2.10 W-4(3~9层)5212001100 2.210A mm =⨯=⨯33841111002007.33101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522 2.210A mm =⨯3384211102007.33101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 523 2.210A mm =⨯ 图1-29 W-4计算简图3384311102007.33101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 52420060001210A mm =⨯=⨯33124412006000 3.6101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5555510300010580010290029122.23101210y mm 2.2⨯⨯+2.2⨯⨯+12⨯⨯==⨯⨯+⨯12525252523.610 2.2102912 2.21088 2.2102888151012w I =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯1247.30310mm =⨯12001001300f b mm =+= 6000w h mm = 200t mm =1300 6.5200f b t== 600030200w h t == 查表得: 1.346μ= 1~9混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,,,C w w E A I μ应沿高度取加权平均值:423.1510/C E N MM =⨯()552218.671020.63109w A mm 27.75⨯+⨯⨯==⨯()1211427.3037108.121109w I mm 10.982⨯+⨯⨯==⨯1.4212 1.34671.3639μ⨯+⨯==即:412172122523.15108.12110 2.46510.99 1.3638.121101120.631035700C w C eq w w E I E I N mm I A H μ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 所有剪力墙总刚度为:171722(4.3350.22420.2217 2.465)1014.93910.c eqE IN mm =⨯+⨯++⨯=⨯∑5.2.框架剪切刚度计算:总框架的剪切刚度按fi ij C Dh h D ==∑计算,柱的侧移刚度ij D 按212cci D h α=计算. 5.2.1 .梁线刚度b i 和柱线刚度c i各层各跨梁线刚度b i 计算结果见下表(表1-6),表中0I 表示按矩形截面所计算的惯性矩;2c E I l,1.5c E I l 分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。
剪力墙结构计算模型中几种梁的比较(指情况完全相同)以l/h=5的比较A、连梁:墙开洞形成的连梁。
(以抗剪为主)B、框架连梁:框架梁通过“特殊构件补充定义”为连梁。
(以抗剪为主)C、框架梁:两端连接框架柱或剪力墙的梁。
(以抗弯为主)剪力:C>B>A, 弯矩:C>B>A.所以箍筋:C>B>A, 纵筋:C>B>A.(且B纵筋约等于A纵筋,其余相差较多;A与B剪力底部几层相差较多,上层接近)结构刚度:C>A>B, 位移:C<A<B(且B位移约等于A位移,其余相差较多,说明A与B刚度较接近)原因:1.A与B都有刚度折减,而C无折减.2.B与C的混凝土强度一般比A低,A与剪力墙相同.3.A\B\C弯矩设计值与剪力设计值均按框架梁的规定计算4.当Ln/h>2.5时,梁的受剪截面应符合V<=0.2fcBcbh0/Rre.5.剪力墙连梁的斜截面抗震受剪承载力V<=(0.42ftbh0+fyvAsvh0/s)/Rre.框架梁的斜截面抗震受剪承载力V<=(0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s)/Rre.综上所述:1.情况相同的框架梁与连梁,框架梁的受剪承载力>连梁框架梁的受弯承载力=连梁2.情况相同的框架梁与连梁,框架梁的剪力设计值>连梁框架梁的弯矩设计值>连梁问题:在情况完全相同的情况下:1.为什么在底层箍筋相差较多?2.B与A的计算方法有何异同?3.在弯矩、剪力最大值相同时,为什么B比A箍筋大较多?PKPM计算表明:1.连梁刚度折减系数对B起作用,中梁刚度放大系数对B无用。
2.在底部几层,B弯、剪>A弯、剪;其他层接近。
3.B受力包络图同C(即受力模型相同),与A不同;但B受力最大值与A接近。
4.B受剪承载力计算同A,但因剪力面积不同,导致每根箍筋剪力设计值不同,所以会出现问题3的情况。
所谓屋面梁,顾名思义,就是指用在屋面的框架梁。
但是严格定义的话,应该这样:在框架梁柱节点处,如果此处为框架柱的顶点,框架柱不再向上延伸,那么这个节点处的框架梁做法就应该按照屋面框架梁的节点要求来做;如果框架柱继续向上延伸的话,不论该梁是否处于屋面,都应该按照一般框架梁的节点来做。
其实区别就在于:屋面框架梁的节点一般是Γ 形的,一般框架梁的节点就是├ 形的。
这两种做法节点构造不同,详见平法图集因为建筑功能的要求,下部大空间,上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地,而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。
当布置的转换梁支撑上部的结构为剪力墙的时候,转换梁叫框支梁“次梁”是什么?“次梁”就是“非框架梁”。
“非框架梁”与“框架梁”的区别在于,框架梁以框架柱或剪力墙作为支座,而非框架梁以梁作为支座。
两个梁相交,哪个梁是主梁、哪个梁是次梁呢?一般来说,截面高度大的梁是主梁,截面高度小的梁是次梁。
此外,从图纸中的附加吊筋或附加箍筋也能看出谁是主梁、谁是次梁,因为附加吊筋或附加箍筋都是配置在主梁上。
“非框架梁”的编号是“L”。
例如“L1(4)”表示“非框架梁1号,4跨,无悬挑”。
但是,目前的确有不少设计图纸上经常用“LL”作为非框架梁编号标注。
这是错误的。
在“平法”标准图集中,“LL”用于剪力墙的“连梁”编号标注。
有的人辩解说,我这里的“LL”是框架结构中的“连系梁”。
但是,陈青来教授说过,在03G101-1图集中,没有什么“连系梁”,只有“非框架梁”,就是“L”。
——我的意见是:你既然采用03G101-1图集,你就得符合03G101-1图集的规定,首先,各种构件的编号要规范化。
03G101-1图集第65页“L”配筋构造当然是用于“非框架梁”即“次梁”的。
对于“非框架梁”,在设计时是不考虑抗震的。
当水平地震力来了的时候,在框架结构和剪力墙结构中,框架柱和剪力墙是首当其冲,而框架梁是耗能构件,到了非框架梁即次梁和楼板的时候,已经不考虑抗震了。
剪力墙结构中连梁的设计与计算
摘要随着现代建筑的发展,剪力墙结构形式的民用建筑日益增加,已经成为现代都市中比较普遍的建筑结构形式。
本文着重论述了剪力墙结构体系中连梁的工作模式及破坏机理,从而总结了有关连梁的设计建议。
关键词脆性破坏延性破坏塑性铰
前言
连梁对于联肢剪力墙的刚度、承载力、延性等都具有十分重要的影响,它是实现剪力墙二道设防设计的重要构件。
连梁两端承受反向弯曲作用,截面厚度较小,是一种对剪力墙变形十分敏感、且容易出现斜裂缝和剪切破坏的构件。
设计连梁的特殊要求是:在小震和风荷载作用下,它起着联系墙肢、加大剪力墙刚度的作用,它承受弯矩和剪力,不能出现裂缝;在中震下它应当首先出现弯曲屈服,耗散地震能量;在大震作用下,允许它剪切破坏。
连梁的设计成为剪力墙设计中的重要环节,应当了解连梁的性能特点,从概念设计的需要和可能对连梁进行设计。
一、连梁的工作和破坏机理
在风荷载和地震荷载作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁产生转角,从而使连梁产生内力。
同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形,对墙肢起到了一定的约束作用,改善了墙肢的受力状态。
高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,即脆性破坏(剪切破坏)和延性破坏(弯曲破坏)。
连梁在发生脆性
破坏时就丧失了承载力,在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用,将成为单片的独立梁。
这会使结构的侧向刚度大大降低,变形加大,墙肢弯矩加大,并且进一步增加P—Δ效应(竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩),并最终可能导致结构的倒塌。
连梁在发生延性破坏时,梁端会出现垂直裂缝,受拉区会出现微裂缝,在地震作用下会出现交叉裂缝,并形成塑性绞,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量的地震能量,同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,使剪力墙保持足够的刚度和强度。
在这一过程中,连梁起到了一种耗能的作用,对减少墙肢内力,延缓墙肢屈服有着重要的作用。
但在地震反复作用下,连梁的裂缝会不断发展、加宽,直到混凝土受压破坏。
二、设计的建议
在墙肢和连梁的协同工作中,剪力墙应该具有足够的刚度和强度。
在正常的使用荷载和风荷载作用下,结构应该处于弹性工作状态,连梁不应该产生塑性铰。
在地震作用下,结构允许进入弹塑性状态,连梁可以产生塑性铰。
根据抗震设计规范总则的要求,建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,一般不损坏或不需修复仍可使用,当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
因此,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。
因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面:
(1)关于连梁刚度的折减。
连梁由于跨高比小,与之相连的墙肢刚
度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减弱,内力重分布。
因此在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。
在内力与位移计算中,所有构件均可采用弹性刚度,在框架—剪力墙结构中,连梁的刚度可予以折减 ,折减系数不应小于0.55。
一般在实际设计中我们在0.55与 1.00之间取值,以符合截面设计的要求。
(2)加连梁跨度减少高度。
在连梁设计中,刚度折减后,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况,这时可以增加洞口的宽度,以减少连梁刚度。
减少了结构的整体刚度,也就减少了地震作用的影响,使连梁的承载力有可能不超限。
如果只是部分连梁超筋或超限,则可采取调整连梁内力来解决。
调整的幅度不宜大于20%,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。
(3)增加剪力墙厚度。
亦即增加连梁的截面宽度,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。
由于该片墙厚增加以后,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
(4)提高混凝土等级。
混凝土等级提高后,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例,有可能使连梁的受剪承载力不超限。
(5)地震区高层建筑的剪力墙连梁,在进行了上述调整后,仍有部分不符合承载力要求时,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。
然后按“强剪弱弯”的要求,配置相应的纵向钢筋。
此时,如果不能保证连
梁在大震时的延性要求,则当此连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,考虑在大震作用下该联肢墙的连梁不参与工作,按独立墙肢进行第二次结构内力分析(第二道防线),墙肢应按两次计算所得的较大内力配筋。
上述各种措施中,在能满足整体刚度的情况下,可先采用刚度折减,如仍超限可采用其余各种措施。
三、连梁的配筋计算
在结构计算时连梁往往发生受剪承载力的超限,这时可以将受力筋均匀布置,同时考虑到连梁以承载水平荷载为主,支座弯矩主要由水平荷载引起,在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近,可以采用截面对称配筋。
在连梁配筋中,配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏,这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏,耗能能力下降。
若采用斜向交叉配筋方式,可以克服这些不足之处。
四、结语
高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。
连梁的内力和剪力墙的多少、每片剪力墙的水平力大小、连梁的刚度、与之相连的墙肢刚度等都有关。
因此在设计时,问题是比较复杂的,设计时要把互相制约的因素统一协调,以取得比较理想的结果。
参考文献:
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001(2008年版)
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《建筑结构专业技术措施》北京市建筑设计研究院
《房屋建筑抗震设计常见问题解答》中国建筑科学研究院
《混凝土结构构造手册》(第三版)中国有色工程设计研究院总院主编
《高层混凝土结构抗震设计要点、难点及实例》中国建筑工业出版社李国胜编。