剪力墙截面承载力计算及构造设计

　　剪力墙截面承载力计算及构造设计

　　1. 墙肢截面承载力计算

　　剪力墙截面的设计，包括墙肢和连梁的承载力计算。在平行于墙面的水平荷载和竖向荷载作用下，墙肢应根据不同的情况，采用各种荷载作用下所得的最不利内力组合值，分别按偏心受压或偏心受拉构件进行正截面承载力和斜截面受剪承载力的设计。

　　1) 墙肢正截面承载力计算

　　试验分析表明，当偏心受压构件发生大偏心受压破坏时，受拉区(h0-1.5x)范围内的纵向钢筋可以达到屈服。为简化计算，在正截面承载力设计中，可以偏安全，仅考虑这部分纵向分布钢筋的作用，假定大偏压时，受拉、受压端部钢筋以及在1.5 倍受压区范围之外的受拉区钢筋全部屈服;小偏压时，取端部受压钢筋屈服，而受拉分布钢筋及端部钢筋均未屈服。计算公式可在一般偏心受压构件计算公式的基础上，再考虑受拉区范围内的纵向分布钢筋的作用来建立。矩形、T 形、I 形偏心受压剪力墙(如图4.25 所示)的正截面受压承载力可按现行的国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010―2002 的有关规定计算，也可按下列公式计算(无地震作用组合)。

　　2) 墙肢偏心受压斜截面承载力计算

　　钢筋混凝土剪力墙偏心受压时的剪切破坏形态与受弯构件相似。它有三种破坏形态，即斜拉破坏、斜压破坏和剪切破坏。对斜拉破坏和斜压破坏，一般采用构造措施来防止，如：剪力墙墙肢内水平分布钢筋必须满足最小配筋率的要求等。在进行剪力墙设计时，通过斜截面受剪承载力计算确定墙体的水平分布钢筋，防止剪切破坏发生。

　　3) 偏心受拉剪力墙正截面承载力计算

　　对于偏心受拉构件，当为大偏心受拉。此时，可以依照偏心受压的计算方法：当为小偏心受拉，此时剪力墙处于全截面受拉状态，可以忽略混凝土的抗拉作用，拉力全部由钢筋承担。在离抗力N较近端，构件破坏时纵向钢筋屈服，而远端钢筋不屈服。

　　4) 偏心受拉剪力墙斜截面承载力计算

　　依照剪力墙剪压破坏时的计算公式，考虑在受拉破坏状态时，轴向拉力与轴向压力作用方向相反，就可以得到剪力墙。

　　2. 剪力墙构造设计

　　(1) 剪力墙截面厚度。规定剪力墙最小厚度的目的是为了保证剪力墙平面外的刚度和稳定性能。当墙肢平面外有与其相交的剪力墙时，可视为剪力墙的支承。有利于保证剪力平面外的刚度和稳定性能。所以在确定墙肢最小厚度时，按层高及无支长度两者较小值来计算。规范规定：在非抗震设计时，剪力墙最小厚度不应小于层高或无支长度的1/25，且大于等于160 mm。抗震设计时，底部加强区在一、二级抗震等级时不小于层高或无支长度的1/16，且大于等于200 mm。三、四等级抗震等级时不小于1/20，且大于等于160 mm;其他各层在一、二级抗震等级时，不小于层高或无支长度的1/20，且大于等于160 mm;三、四级抗震等级时应不小于1/25，且大于等于160 mm。分隔电梯井或管道井的墙应大于等于160 mm。

　　(2) 混凝土强度等级：剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C20;带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级应不低于C25。

　　(3) 一般剪力墙在一、二级抗震的一般部位及三、四级抗震设计和非抗震设计时，其墙肢端部应设置构造边缘构件，在一、二级抗震的底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设约束边缘构件。剪力墙构造边缘构件的范围和纵向钢筋用量的截面面积AC如图4.27的阴影部分所示。剪力墙构造边缘构件的配筋要求见表4-17。当为非抗震设计时，剪力墙端部应按构造配置不少于4 Φ12 纵筋，并且应沿纵向钢筋配置不少于Φ6@250 的拉筋。

　　(4) 为了防止混凝土墙体在受弯裂缝出现后立即达到极限抗弯承载力，就必须确定竖向分布钢筋的最小配筋率;同时为了防止斜裂缝出现后发生脆性剪拉破坏，就必须规定水平分布筋的最小配筋率。一般剪力墙的竖向和水平分布筋的配筋率为：一、二、三级抗震等级时不小于0.25%，四级抗震等级及非抗震等级时为0.2%，间距不应大于300 mm，直径不应小于8 mm，也不宜大于墙肢厚度的1/10。

　　(5) 剪力墙竖向分布筋顶部钢筋应锚入屋面板内a l 或aE l 。在变截面处，当上下截面相差较大时应将钢筋截断。上层钢筋应伸入下层较厚墙肢内1.5 a l 或1.5 aE l 。剪力墙水平分布筋应伸入边缘构件顶端，且水平弯折长度≥15d。水平分布钢筋搭接时，在一、二级抗震等级的加强部位，接头应错开，每次连接的钢筋数量不超过总量的50%。错开净距大于等于500 mm。搭接长度不应小于1.2 a l 或1.2 aE l 。其他情况的钢筋可以在同一部位连接。

　　(6) 剪力墙上开洞的构造处理，当洞口较小，在整体计算中不考虑其影响时，应将切断的分布钢筋集中在洞口边缘补足，以保证剪力墙截面的承载力，且钢筋直径不应小于12 mm。当洞口较大时，应按实际情况在洞口两侧设置边缘构件，上下设置连梁处理。

  二级结构工程师

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