簡介
框支剪力牆和開有不規則洞口的剪力牆此兩類剪力牆比較複雜,最好采用有限元法借助于計算機進行計算。其計算判斷過程是由整體參數來判斷的有關計算方法有那些注意的問題,希望大家展開讨論. 還有個比較重要而且需要進一步理解的概念是:協同工作原理 基本的原理是這樣的:框架結構和剪力牆結構,兩種結構體系在水平荷載下的變形規律是完全不相同的。框架的側移曲線是剪切型,曲線凹向原始位置;而剪力牆的側移曲線是彎曲型,曲線凸向原始位置。
結構特點
在框架—剪力牆(以下簡稱框-剪)結構中,由于樓蓋在自身平面内剛度很大,在同一高度處框架、剪力牆的側移基本相同。這使得框—剪結構的側移曲線既不是剪切型,也不是彎曲型,而是一種彎、剪混合型,簡稱彎剪型。在結構底部,框架将把剪力牆向右拉;在結構頂部,框架将把剪力牆向左推。
因而,框-剪結構底部側移比純框架結構的側移要小一些,比純剪力牆結構的側移要大一些;其頂部側移則正好相反。框架和剪力牆在共同承擔外部荷載的同時,二者之間為保持變形協調還存在着相互作用。框架和剪力牆之間的這種相互作用關系,即為協同工作原理。
考慮地震作用組合的剪力牆,其正截面抗震承載力應按規定計算,但在其正截面承載力計算公式右邊,應除以相應的承載力抗震調整系數 γRE。剪力牆各牆肢截面考慮地震作用組合的彎矩設計值:對一級抗震等級剪力牆的底部加強部位及以上一層,應按牆肢底部截面考慮地震作用組合彎矩設計值采用,其他部位可采用考慮地震作用組合彎矩設計值乘以增大系數。
相關分析
以某超高層框支剪力牆結構為例,用三維彈塑性分析軟件Perform-3D分别進行了彈塑性時程分析和靜力彈塑性分析,将得到的整體反應結果和構件損傷情況進行了對比。結果表明,兩種分析均揭示了結構彈塑性反應的基本特點,主要反應指标吻合較好。同時需要指出的是,靜力彈塑性分析得到的底部破壞情況較時程分析的結果更為嚴重,而彈塑性時程分析結果則反映上部樓層的損傷程度更嚴重。
技術參數
框支剪力牆結構
考慮地震作用組合的框支剪力牆,其正截面抗震承載力應按本規範第7章和第10.5.3條的規定計算,但在其正截面承載力計算公式右邊,應除以相應的承載力抗震調整系數γRE。
框支剪力牆各牆肢截面考慮地震作用組合的彎矩設計值:對一級抗震等級剪力牆的底部加強部位及以上一層,應按牆肢底部截面考慮地震作用組合彎矩設計值采用,其他部位可采用考慮地震作用組合彎矩設計值乘以增大系數
考慮地震作用組合的剪力牆的剪力設計值Vw應按下列規定計算:
1、底部加強部位
1)9度設防烈度
(11.7.3-1)
且不應小于按公式(11.7.3-2)求得的剪力設計Vw
2)其他情況
一級抗震等級
Vw=1.6V(11.7.3-2)
二級抗震等級
Vw=1.4V(11.7.3-3)
三級抗震等級
Vw=1.2V(11.7.3-4)
四級抗震等級取地震作用組合下的剪力設計值
2、其他部位
Vw=V(11.7.3-5)
式中 Mwua-剪力牆底部截面按實配鋼筋截面面積、材料強度标準值且考慮承載力抗震調整系數計算的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值;有翼牆時應計入牆兩側各一倍翼牆厚度範圍内的縱向鋼筋;
M-考慮地震作用組合的剪力牆底部截面的彎矩設計值;
V-考慮地震作用組合的剪力牆的剪力設計值。
公式(11.7.3-1)中,Mwua值可按本規範第7.3.6條的規定,采用本規範第11.4.4條有關計算框架柱端Mcua值的相同方法确定,但其γRE值應取剪力牆的正截面承載力抗震調整系數。
11.7.4考慮地震作用組合的剪力牆的受剪截面應符合下列條件:
當剪跨比λ>2.5時
當剪跨比λ≤2.5時
11.7.5 考慮地震作組合的剪力牆在偏心受壓時的斜截面抗震受剪承載力,應符合下列規定:
式中 N-考慮地震作用組合的剪力牆軸向壓力設計值中的較小值;當N>0.2fcbh時,取N=0.2fcbh;
λ-計算截面處的剪跨比 λ=M/(Vh0);當λ2.2時,取λ=2.2;此處,M 為與剪力設計值V對應的彎矩設計值;當計算截面與牆底之間的距離小于h0/2 時,λ應按距牆底h0/2處的彎矩設計值與剪力設計值計算。
11.7.6 剪力牆在偏心受拉時的斜截面抗震受剪承載力,應符合下列規定:
當公式(11.7.6)右邊方括号内的計算值小于 時,取等于 。
式中 N-考慮地震作用組合的剪力牆軸向拉力設計值中的較大值。
11.7.7 一級抗震等級的剪力牆,其水平施工縫處的受剪承載力應符合下列規定:
當施工縫承受軸向壓力時
當施工縫承受軸向拉力時
式中N-考慮地震作用組合的水平施工縫處的軸向力設計值;
As-剪力牆水平施工縫處全部豎向鋼筋截面面積,包括豎向分布鋼筋、附加豎向插筋以及邊緣構件(不包括兩側翼牆)縱向鋼筋的總截面面積。
11.7.8力牆洞口連梁的承載力應符合下列規定:
1、連梁的正截面抗震受彎承載力應按本規範第7.2節的規定計算,但在公式的右邊應除以相應的承載力抗震調整系數γRE;
2、跨高比l0/h>2.5的連梁
1)連梁的受剪截面應符合下列條件:
2)剪力牆連梁的斜截面抗震受剪承載力應符合下列規定:
式中Vwb———連梁的剪力設計值,按本規範第11.3.2條對框架梁的規定計算。
注:對跨高比l0/h≤2.5的連梁,其抗震受剪截面控制條件、斜截面抗震受剪承載力計算應按專門标準确定;
3、對一、二級抗震等級各類結構中的剪力牆連梁,當跨高比l0/h≤2.0,且連梁截面寬度不小于200mm 時,除普通箍筋外,宜另設斜向交叉構造鋼筋;
4、對一、二級抗震等級筒體結構内筒及核心筒連梁,當其跨高比大于2且截面寬度不小于400mm時,宜采用斜向交叉暗柱配筋,全部剪力均由暗柱縱向鋼筋承擔,并應按框架梁構造要求設置箍筋。
11.7.9力牆的厚度應符合下列規定:
1、剪力牆結構
一、二級抗震等級的剪力牆厚度,不應小于160mm,且不應小于層高的1/20;底部加強部位的牆厚,不宜小于200mm,且不宜小于層高的1/16;當牆端無端柱或翼牆時,牆厚不宜小于層高的1/12。對三、四級抗震等級,不應小于140mm,且不應小于層高的1/25。
2、框架-剪力牆結構及筒體結構
剪力牆的厚度不應小于160mm,且不應小于層高的1/20,其底部加強部位的牆厚,不應小于200mm,且不應小于層高的1/16。筒體底部加強部位及其以上一層不應改變牆體厚度。
11.7.10剪力牆厚度大于140mm時,其豎向和水平分布鋼筋應采用雙排鋼筋;雙排分布鋼筋間拉筋的間距不應大于600mm,且直徑不應小于6mm。在底部加強部位,邊緣構件以外的牆體中,拉筋間距應适當加密。
11.7.11剪力牆的水平和豎向分布鋼筋的配置,應符合下列規定:
1、一、二、三級抗震等級的剪力牆的水平和豎向分布鋼筋配筋率均不應小于0.25%;四級抗震等級剪力牆不應小于0.2%,分布鋼筋間距不應大于300mm;其直徑不應小于8mm;
2 部分框支剪力牆結構的剪力牆底部加強部位,水平和豎向分布鋼筋配筋率不應小于0.3%,鋼筋間距不應大于200mm。
抗震等級(設防烈度)
一級(9 度)
一級(8 度)
二級
軸壓比限制
0.4
0.5
0.6
注:框支剪力牆牆肢軸壓比 N/(fcA)中的A為牆肢截面面積。
11.7.14剪力牆兩端及洞口兩側應設置邊緣構件,并應符合下列要求:
1、一、二級抗震等級的剪力牆結構和框架-剪力牆結構中的剪力牆,在重力荷載代表值作用下,當牆肢底截面軸壓比大于表11.7.14規定時,其底部加強部位及其以上一層牆肢應按本規範11.7.15條的規定設置約束邊緣構件;當小于表11.7.14規定時,
2、部分框支剪力牆結構中,一、二級抗震等級落地剪力牆的底部加強部位及以上一層剪力牆的兩端應按本規範第11.7.15條的規定設置符合約束邊緣構件要求的翼牆或端性,且洞口兩側應設置約束邊緣構件;不落地的剪力牆,應在底部加強部位及以上一層剪力牆的牆肢兩端設置約束邊緣構件;
3、一、二級抗震等級的剪力牆結構和框架-剪力牆結構中的一般部位剪力牆以及三、四級抗震等級剪力牆結構和框架-剪力牆結構中的剪力牆,應按本規範 11.7.16 條設置構造邊緣構件;
4、框架-核心筒結構的核心筒、筒中筒結構的内筒,除應符合本條第1款和第3款的要求外,一、二級抗震等級筒體角部的邊緣構件應按下列要求加強:底部加強部位,約束邊緣構件沿牆肢的長度應取牆肢截面高度的1/4,且約束邊緣構件範圍内應全部采用箍筋;
注:圖中尺寸單位為mm。
(a)暗柱;
(b)端柱;
(c)翼牆;
(d)轉角牆
1、約束邊緣構件沿牆肢的長度 lc 及配箍特征值 λv 宜滿足表 11.7.15 的要求,箍筋的配置範圍及相應的配箍特征值λv和λv/2的區域
ρv=λvfc/fyv
式中λv———配筋特征值
2 一、二級抗震等級剪力牆約束邊緣構件的縱向鋼筋的截面面積
抗震等級(設防烈度)
一級(9度)
一級(8度)
二級
0.2
0.2
0.2
lc(mm)
暗柱
0.25hw、1.5bw、450中的最大值
0.2hw、1.5bw、450中的最大值
0.2hw、1.5bw、450中的最大值
端柱、翼牆或轉角牆
0.2hw、1.5bw、450中的最大值
0.15hw、1.5bw、450中的最大值
0.15hw、1.5bw、450中的最大值
注:1翼牆長度小于其厚度3倍時,視為無翼牆剪力牆;端柱截面邊長小于牆厚2倍時,視為無端柱剪力牆;
2、當有端柱、翼牆或轉角牆時,尚不應小于翼牆厚度或端柱沿牆肢方向截面高度加300mm;
3、約束邊緣構件的箍筋或拉筋沿豎向的間距,對一級抗震等級不宜大于100mm,對二級抗震等級不宜大于150mm;
4、hw為剪力牆肢的長度。
抗震等級
底部加強部位
其他部位
縱向鋼筋最小配筋量
箍筋、拉筋
縱向鋼筋最小配筋量
箍筋、拉筋
最小直徑(mm)
沿豎向最大間距(mm)
最小直徑(mm)
沿豎向最大間距(mm)
一、
0.01Ac和6根直徑為16mm的鋼筋中的較大值8100
0.008Ac和6根直徑為14mm的鋼筋中的較大值8150
二、
0.008Ac和6根直徑為14mm的鋼筋中的較大值8150
0.006Ac和6根直徑為12mm的鋼筋中的較大值8200
三、
0.005Ac和4根直徑為12mm的鋼筋中的較大值6150
0.004Ac和4根直徑為12mm的鋼筋中的較大值6200
四、
0.005Ac和4根直徑為12mm的鋼筋中的較大值6200
0.004Ac和4根直徑為12mm的鋼筋中的較大值6250
2、對其他部位,拉筋的水平間距不應大于縱向鋼筋間距的2倍,轉角處宜設置箍筋;
3、當端柱承受集中荷載時,應滿足框架柱配筋要求。
11.7.17框架-剪力牆結構中的剪力牆應符合下列構造要求:
1、框支剪力牆周邊應設置端柱和梁作為邊框,端柱截面尺寸宜與同層框架柱相同,且應滿足框架柱的要求;當牆周邊僅有柱而無梁時,應設置暗梁,其高度可取2倍牆厚。
2、框支剪力牆開洞時,應在洞口兩側配置邊緣構件,且洞口上、下邊緣宜配置構造縱向鋼筋。