[分享]剪力墙结构设计整理

时间: 2020-07-30 18:19 阅读:

1)适用范围:一般的多、高层住宅项目,几乎都采用这种结构,少部分的公共建筑也有,但是相对较少,其实剪力墙结构也分很多种,这里可以看一下抗震设计规范,我本次只讲一般的剪力墙结构。侧重于高层住宅,因为实际设计当中,采用这种结构的高层住宅比例非常的高。 qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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2)优缺点:优点是抗侧刚度极大,楼层变形相对较小,结构高度可以做到很大,结构剪力墙的布置选择性较多,可以有较多种结构方案,不同的方案对结构的经济、安全、以及美观程度都有相应的体现,缺点就房屋相对不通透,功能相对较单一,开间跨度相对较小,投资较大等等;qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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3)剪力墙的基本概念,为什么叫剪力墙啊,很显然,承受剪力,所以不光是有混凝土的剪力墙,也有砌体剪力墙结构,将来可能还会发明其他材料剪力墙结构,完全有可能。 qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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4)墙截面取值:墙肢长度和墙肢厚度,对于墙肢的长度,在高规上都有明确的条文规范,分界点在3倍墙的厚度和8倍墙的厚度,在实际的结构设计的过程中,尽量控制墙肢长度大于8倍墙的厚度,否则即形成短肢墙,规范在短肢墙的规定上也有说明,规范对墙肢的上限定在了8米墙长规范上的在剪力墙这章规定的内容特别的多,也特别的细碎,此章节的涉及到的概念也特别的多,这部分我不讲解,有时间自己看看规范和相应的条文说明。qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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5)工程设计中出现的问题及解决办法:qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

   5.1)新版的PKPM和盈建科结构设计软件都增加的对于出现拉力的标识“PL”偏拉的意思,设计的时候,应该尽量避免出现此类构件,大家都知道混凝土在拉力的作用下,截面迅速开裂,开裂的钢筋混凝土结构对于受弯是没有多大影响的,但是对抗剪是有影响的,钢筋对于抗弯是做出主要的贡献的,但是对于抗剪承载力,是大大降低的,这部分内容也可以自己画画图,同时,大家去翻看规范的对于墙体混凝土抗剪承载力的公式,就一目了然了。qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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 5.2)连梁经常“超筋”,其实这是很正常的现象,有的地区是控制超筋连梁的数量,有的地区会有一些相应的处理措施,我这里只写一种,就是《北京建筑设计研究院的技术措施》附录推荐的处理方式,连梁的配筋设计是基于现有连梁截面所能承受最大弯矩、剪力进行配筋,而后在计算模型当中,将连梁刚度折减,进行剪力墙配筋设计。一般设计院也都是这样处理,这本措施也算是一种行业依据,否则在外审图纸的中,审图单位肯定是要提出问题的。 关于连梁跨高比过小问题。 现阶段,地震作用下的计算是基于小震弹性。在剪力墙住宅中,对多数连梁而言,多遇地震作用下并没有“问题”。但当遭遇大震时,需要这些连梁通过延性的弯曲破坏来消耗地震能量时,这些所谓的没有“问题”的连梁,尤其是跨高比较小时,很可能就会发生脆性的剪切破坏。因此,抗震设计时,应根据设防烈度、建筑高度、不规则程度、场地类别等因素,对跨高比较小的连梁进行处理。增大连梁跨高比,是改善其受力性能的有效途径,以下是工程设计当中常见的处理方式。 第一:设置水平通缝,增大跨高比。 在连梁跨度范围内,沿高度设置一道或两道水平通缝,将原跨高比较小的连梁,分成两根或三根跨高比较大的连梁。见下图qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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门连梁 高窗台连梁 低窗台连梁 连梁设水平通缝 第二:设置竖向缝。 在连梁支座边缘,设置一定高度且具有一定宽度的竖缝。qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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门连梁设竖缝qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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窗连梁设竖缝做法 第三:加宽洞口。 根据情况可以加宽门窗洞口宽度,加宽部分用填充墙补齐。这种做法的优点是连梁截面不变,连梁刚度和承载力较大,耗能能力较强;缺点是增加了二次结构。见下图: 关于楼板对连梁的不利影响。 算例:门洞连梁,净跨900,截面200x800,楼板厚120,抗震等级:二级,梁端剪力增大系数,混凝土强度等级:C30,钢筋HRB400级。配筋见下图qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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连梁配筋 考虑翼缘作用的对比情况qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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注:1)Ec为混凝土弹性模量;2)楼板底部钢筋位于支座边缘附近,本身受力很小,未考虑其参与楼板受力。未考虑可能存在的楼板负筋参与连梁工作;3)设水平缝连梁仅考虑上部梁。 从上表中可以看出:1)连梁刚度虽然考虑了折减,但由于楼板翼缘作用,其折减后的实际刚度仍远大于其计算刚度。连梁实际承担的内力应大于其计算内力,因此,考虑刚度折减后,计算中没有“问题”的连梁,实际中出问题的可能性大大增加;2)翼缘板中的钢筋大幅提高了连梁的抗弯承载力,其提高系数远大于梁端剪力增大系数。连梁“强剪弱弯”的设计理念难以实现。因此,连梁设计时,应结合翼缘板中钢筋的实际配置情况,充分考虑其对连梁抗弯承载力的提高作用,适当减小连梁上部纵筋配置。 由上述论断可以得出的经验。 1)对于跨高比较小的连梁,应结合工程的具体情况,如:设防烈度、建筑高度、场地类别等,采用适当的方式减小连梁的跨高比,以期实现连梁的弯曲破坏。 2)应考虑翼缘板及其中钢筋对连梁刚度和抗弯承载力的提高作用,适当减小连梁上部纵筋。 关于连梁设计中的几个细节问题。 1)剪力墙结构中的“框架梁”上排负筋宜等直径拉通。 剪力墙结构中有一些跨高比较大(如:λ>5)的梁,一般按框架梁进行设计。设计人往往沿袭框架梁的思维,将梁顶面贯通筋进行变直径设计,换成两根较小钢筋直径。 算例:某段梁截面为200x500,梁净跨分别3000、3500、4000、4500和5000,支座负筋均为2Φ22,底筋均为2Φ20,箍筋为Φ8@100/200(2),抗震等级为二级。配筋方式1:梁顶面贯通筋换成2Φ14;配筋方式2:梁顶面贯通筋为2Φ22。如下图所示。各跨度梁顶面钢筋用量统计见下表。qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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连梁不同配筋方式 表:负筋用钢量统计表qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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从表中可以看出,两种配筋方式用钢量相差不大。进一步分析表明,当梁跨度较小或负筋直径≤22时,配筋方式2用钢量会略低于方式1。配筋方式2可以减少钢筋的加工量和绑扎量,降低钢筋废料。 关于相邻等截面连梁配筋。 当相邻连梁配筋计算值相差较大,不宜统一时,应统一钢筋直径。如:某相邻连梁根据计算值,下图所示的三种配筋方式。qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

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相邻连梁不同配筋方式qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等

方式一:支座两侧连梁主筋直径不同,会造成连梁主筋位置关系的处理,以及支座处钢筋过密,影响砼浇筑质量等问题。 方式二:支座两侧连梁主筋按较大直径统一,会影响到另一侧连梁“强剪弱弯”关系,经济性也会受到一定的影响。 方式三:支座两侧连梁主筋(或第一排)按较小直径统一,并保证连梁的设计抗弯承载力基本不变。连梁底筋按相同的原则处理。qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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  5.3) 剪力墙的边缘构件不仅仅在剪力墙的计算当中有体现,而且剪力墙边缘构件也是剪力墙结构延性主要保证,这点大伙要清楚,关于延性,我们经常提到延性这个词,其实这不是一个词,延性实际上是一个函数,是极限位移与屈服位移的比值,在结构动力学当中,我们把这个比值量化,变成一个函数,进而在进行结构动力分析当中,能够进行微积分。这个我们以后在结构动力学当中再讲。边缘构件包括: 约束边缘构件和构造边缘构件,控制的主要因素就是剪力墙墙肢的轴压比,关于这部分的基础知识自己去翻《抗规》和《高规》,里面都有详细的基础规定。这里不讲了。 我的第一任师傅曾经告诉我,在很久以前的剪力墙结构当中,是不设边缘构件的,那时候没有这个概念,只有墙肢的概念,这点大伙要清楚,这设计的时候,按照两本规范规定去做判定,截面,承载力,配筋,构造等几个方面去设计,我这里只讲几个稍微规范上没有的经验。 在做有地下室的剪力墙结构当中,我们经常能遇到这种墙体,就是窗井墙,部分地下室外墙(地下有地上没有),以及部分出地面的各种井道墙体,这类墙体中,如果只在地下有,而地上没有的话,我们完全可以不设置边缘构件,直接按照墙体配筋即可;此外,控制为了尽量避免设置边缘约束构件,可以适当提高混凝土的强度等级,一般的高层结构,控制在C60以内完全可以,我经常用C50左右,但是有一点需要注意的是,在结构设计当中时时刻刻都要想到,两个结构构件如果想接触并发生力的传递的时候,如果两种构件的混凝土等级相差超过两个等级,一定要验算局部压力作用,具体验算的方法,见《混凝土结构设计规范》。 关于边缘构件的合并问题。 按照规范规定的设计截面的时候,(这里需要说一下,抗规和高规对边缘构件的截面规定是有区别的,具体使用原则是,抗规适用是多层结构,高规适用于高层结构,具体参见两本规范最前面的规范使用范围,都有说明的),定了截面之后,按照计算结构配筋,并要验算配箍率和配筋率,这些可以编辑Excel表格进行验算,这里说一下,Excel表格的函数编辑一定要会哦,不会的话可以到网上下载别人编辑好的,但是要验证对错和参数的设置,否则的话将来用Etabs做设计所得出的各种内力在数据处理的时候也要学的,国外的软件没有国内的智能。另外,边缘构件的钢筋种类尽量一种,不要超过两种,否则在施工起来确实是个麻烦,两个边缘构件之间的墙段如果在800毫米以内时,两个边缘构件的箍筋和墙身水平分布筋都可以进行合并设计,边缘构件的主筋和墙身竖向分布筋均保持不变,以前很多设计院一般是要求在一倍或者两倍墙体竖向钢筋间距是时候才进行合并,这个没有必要哦,我做过专门的计算,无论是从经济角度还是施工方便角度都相差无几。 关于边缘构件计算的配筋值超筋或者配筋巨大的问题。 这个也经常遇到,有的结构在计算的时候,总有一个或者几个墙肢因为截面不够或者是抗剪承载力不够而超筋,一般这种问题,我们必须要修改墙肢,我的建议是如果是特别小的墙肢,我建议去掉,如果是不能去掉的墙肢,那就得和建筑商量一下,修改墙段或者是调整你的剪力墙布置了,这个必须要修改;如果是某个边缘构件配筋巨大,这时候就可以按照组合墙进行配筋,在多数情况下,可以大幅减小墙肢边缘构件的配筋。但应注意以下问题: 1)组合墙中的墙肢不能太长、太多; 2)选择不同的初值会得到不同的配筋结果,具有多解性; 3)配筋减小幅度不应太大,一般不超过10%。 当然了,对于配筋巨大的情况还有很多种处理措施,比如调整结构布置,通过开设结构洞口,减弱组合墙的共同工作;优化纵筋布置,当墙肢较长时,可提高竖向分布筋配筋率;等等多种方式.qmG七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等


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