剪力墙截面设计.doc

1、剪力墙配筋设计
剪力墙主要传递以下结构内力:水平荷载产生的剪力以及剪力引起的平面内弯矩、竖向荷载引起的压力,这些内力可以通过结构计算求得。非结构内力主要包括温度应力和平面外弯矩,这部分内力很难定量计算,结构设计中一般用构造措施来解决。
水平剪力由水平分布筋承担,平面内弯矩由竖向分布筋及墙端纵筋承担,竖向压力由墙身砼承担。与框架柱纵筋可以承担压力不同,剪力墙竖向分布筋较细,受压时容易压屈,因此不承担竖向压力,也不承担弯矩中的压力,但可以承担弯矩中的拉力。
为便于理解剪力墙中各种钢筋的作用,图九给出剪力墙的钢筋布置方式及承担的内力,作为对比,图中还提供了砼悬臂梁的内力图。从图九中可以发现,砼构件中的箍筋通常扮演两种角色:抗剪和约束。梁中箍筋用于抗剪,柱箍筋用于抗剪和约束,剪力墙中箍筋用于约束,抗剪则由水平筋代替。
图九剪力墙钢筋布置及承担的内力
剪力墙计算配筋包括墙身的分布筋和墙身端部的纵筋,下面介绍如何根据SATWE计算结果对剪力墙进行配筋设计。
剪力墙分布筋。剪力墙分布筋计算主要包括两个方面:一是根据平面内弯矩确定竖向分布筋,二是根据水平剪力确定水平分布筋。为了简化计算,实际设计中通常按照一定的配筋率确定墙身竖向分布筋,SATWE计算平面内弯矩时,会先扣除这部分竖向筋承担的弯矩,再计算出墙身端部纵筋,因此在SATWE计算前首先要指定竖向分布筋配筋率。
剪力墙分布筋中真正需要计算确定的只有水平分布筋。计算梁箍筋时,通常是先指定箍筋间距,再根据剪力计算出箍筋面积,最后根据箍筋面积确定箍筋直径。计算剪力墙水平分布筋时,也是先指水平分布筋间距,再根据剪力计算出分布筋直径。SATWE数据前处理中可指定水平分布筋间距及竖向分布筋配筋率,如图十。
图十 SATWE配筋参数
墙身分布筋配筋率计算公式为
ρ=Asv/b*s
其中Asv为墙身分布筋的面积总和,如分两排布置,则为两排之和,b为墙厚,s为分布筋间距。比如墙厚250,竖向分布筋配两排,每排******@200,则箍筋总面积Asv==150,b=250,s=200,故
ρ=150/250x200==%。
图十一 SATWE配筋简图
SATWE根据某段剪力墙分配到的剪力计算出需要配置的水平分布筋面积,并将结果标注在该段墙体的正中下方,单位为 cm2,如图十一中X方向剪力墙标注的数字“H ”表示该段剪力墙需要配置的水平分布筋面积为 cm2,即 160mm2。如果分两排布置,那么每排钢筋面积为 160/2=80 mm2。已知d10的钢筋面积为 ,d8和 d12的钢筋面积分别为 50 mm2和113 mm2,二者的平均值为(50+113)/2= mm2,因此水平分布筋可采用d8和 d12间隔布置。若按图六,SATWE指定的剪力墙水平分布筋间距为200,那么水平分布筋可配 d12/******@200,满足计算要求,也可配******@200,略小于计算结果。
构造上,剪力墙分布筋直径不应小于 d8,间距不宜大于300,且应符合以下规定:
对剪力墙结构:竖向分布筋直径尚不宜小于d10,且一、二、%,%%(高度小于24m且剪压比很小的四级剪力墙)。
对框剪结构:分布筋直径均不宜小于 d10,%。
框支结构:落地剪力墙底部加强部位,%。
规定最小竖向分布筋配筋率是为了防止墙体在受弯裂缝出现后立即达到极限抗弯承载力,规定最小水平分布筋配筋率是为了墙体出现斜裂缝后发生脆性的剪拉破坏。
(二)剪力墙边缘构件纵筋。水平力作用下,剪力墙如同一根嵌固于基础上的悬臂梁受力。剪力墙受到的弯矩主要由端部纵筋承担,一小部分由竖向分布筋承担。SATWE根据某段剪力墙受到的平面内弯矩及已配置的竖向分布筋计算出墙端需要配置的纵筋量,并将结果标注在该段墙体的正中上方,单位为 cm2,如图十一中X方向剪力墙标注的数字“12”表示该段剪力墙的两端(即边缘构件)均需要配置纵筋面积为 12 cm2,即 1200mm2。
对边缘构件进行配筋设计,要掌握以下几个方面内容。
1. 剪力墙墙段的定义。SATWE根据洞口对剪力墙进行分段计算,两个洞口之间或洞口至剪力墙端部为一段剪力墙。图十一中共有 6段剪力墙,其中X方向有 4段,边缘构件计算配筋分别为37 cm
2 、27 cm2、12 cm2和15 cm2,Y方向有 2段,边缘构件计算配筋分别为59 cm2和31 cm2。
2. 边缘构件范围的定义。边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件,、