(一)试题回顾
【试题6.5.5】 约束边缘构件的位置(2003年)
某钢筋混凝土高层建筑,地下2层,地上25层的含有部分框支剪力墙的剪力墙结构,总高92.1m,一层层高为5.7m,其余各层层高为3.6m。转换梁顶面标高为5.700,剪力墙抗震等级为二级。试问剪力墙的约束边缘构件至少应做到下列何层楼面处为止?
(A)2层楼面,即标高5.700处 (B)3层楼面,即标高9.300处
(C)4层楼面,即标高12.900处 (D)5层楼面,即标高16.500处
【试题6.5.6】、【试题6.5.7】 (2011年)
某24层商住楼,现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构,如图6.5.9所示。一层为框支层,层高6.0m,2~24层布置剪力墙,层高3.0m,首层室内外地面高差0.45m,房屋总高度75.45m。抗设防烈度8度,建筑抗震设防类别为丙类,设计基本地震加速度0.20g,场地类别Ⅱ类,结构基本自振周期T1=1.6s。混凝土强度等级;底层墙、柱为C40(fc=19.1N/mm2,ft=1.71N/mm2)。板C35(fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2),其他层墙、板为C30(fc=14.3N/mm2)。钢筋均采用HRB335级(,fy=300N/mm2)。
图 6.5.9
【试题6.5.6】 墙肢的分布筋(2011年)
假定,第③轴底层墙肢A的抗震等级为一级,墙底截面如图6.5.9所示,墙厚度400mm,墙长hw=6400mm,hw0=6000mm,Aw/A=0.7,剪跨比λ=1.2,考虑地震作用组合的剪力计算值Vw=4100kN,对应的轴向压力设计值N=19000kN,已知竖向分布筋为构造配置。试问,该截面竖向及水平向分布筋至少应按下列何项配置,才能满足规范、规程的抗震要求?
(A)10@150(竖向);10@150(水平)
(B)12@150(竖向);12@150(水平)
(C)12@150(竖向);14@150(水平)
(D)12@150(竖向);16@150(水平)
【试题6.5.7】 边缘构件纵向钢筋最小构造配箍率ρsv(%)及配箍特征值最小值λv(2011年)
假定,该建筑物使用需要,转换层设置在3层,房屋总高度不变,1~3层层高为4m,上部21层层高均为3m,第4层某剪力墙的边缘构件仍如图所示。试问,该边缘构件纵向钢筋最小构造配箍率ρsv(%)及配箍特征值最小值λv取下列何项数值时,才能满足规范、规程的最低抗震构造要求?
提示:按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)作答。
(A)1.2;0.2 (B)1.4;0.2 (C)1.2;0.4 (D)1.4;0.24
【试题6.5.8】 剪力墙厚度(2012年一级)
某商住楼地上16层地下2层(未示出),系部分框支剪力墙结构,如图6.5.10所示(仅表示1/2,另一半对称),2~16层均匀布置剪力墙,其中第①、②、④、⑥、⑦轴线剪力墙落地,第③、⑤轴线为框支剪力墙。该建筑位于7度地震区,抗震设防类别为丙类,设计基本地震加速度为0.15g,场地类别Ⅲ类,结构基本周期1s。墙、柱混凝土强度等级:底层及地下室为C50(fc=23.1N/mm2),其他层为C30(fc=14.3N/mm2),框支柱截面为800mm×900mm。
提示:①计算方向仅为横向;
②剪力墙墙肢满足稳定性要求。
图 6.5.10
假定,承载力满足要求,试判断第④轴线落地剪力墙在第3层时墙的最小厚度bw(mm)应为下列何项数值时,才能满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)的最低要求?
(A)160 (B)180 (C)200 (D)220
(二)规范规定
在讨论内力调整时落地剪力墙已考虑了下列三项内容:
1)底部加强部位弯矩设计值的调整。
2)底部加强部位剪力设计值的调整。
3)落地剪力墙墙肢拉力的控制。
由于落地剪力墙为重要受力构件,《高层建筑混凝土结构技术规程》又制定了一系列构造规定。
1.边缘构件
《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.20条的规定和条文说明:
10.2.20 部分框支剪力墙结构的剪力墙底部加强部位,墙体两端宜设置翼墙或端柱,抗震设计时尚应按本规范第7.2.15条规定设置约束边缘构件。
10.2.20(条文说明) 部分框支剪力墙结构中,抗震设计时应在墙体两端设置约束边缘构件,对非抗震设计的框支剪力墙结构,也规定了剪力墙底部加强部位的增强措施。
《高层建筑混凝土结构技术规程》规定:
7.2.14 剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件,并应符合下列规定:
1 部分框支剪力墙结构的剪力墙,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件,约束边缘构件应符合本规程第7.2.15条的规定;
《建筑抗震设计规范》规定:
6.1.9 部分框支抗震墙结构中的抗震墙设置,应符合下列要求:
框支部分落地墙的两端(不包括洞口两侧)应设置端柱或与另一方向的抗震墙相连。
6.4.5 抗震墙两端和洞口两侧应设置边缘构件,边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙,并应符合下列要求:
2 部分框支抗震墙结构的抗震墙,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件,在以上的其他部位可设置构造边缘构件。
《混凝土结构设计规范》规定:
11.7.17 剪力墙两端及洞口两侧应设置边缘构件,并宜符合下列要求:
2 部分框支剪力墙结构中,一、二、三级抗震等级落地剪力墙的底部加强部位及以上一层的墙肢两端,宜设置翼墙或端柱,并应按本规范第11.7.18条的规定设置约束边缘构件;不落地的剪力墙,应在底部加强部位及以上一层剪力墙的墙肢两端设置约束边缘构件;
2.分布钢筋
《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.19条的规定和条文说明:
10.2.19 部分框支剪力墙结构中,剪力墙底部加强部位墙体的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率,抗震设计时不应小于0.3%,非抗设计时不应小于0.25%;抗震设计时钢筋间距不应大于200mm,钢筋直径不应小于8mm。
10.2.19(条文说明) 部分框支剪力墙结构中,剪力墙底部加强部位是指房屋高度的1/10以及地下室顶板至转换层以上两层高度二者的较大值。落地剪力墙是框支层以下最主要的抗侧力构件,受力很大,破坏后果严重,十分重要;框支层上部两层剪力墙直接与转换构件相连,相当于一般剪力墙的底部加强部位,且其承受的竖向力和水平力要通过转换构件传递至框支层竖向构件。因此,本条对部分框支剪力墙底部加强部位剪力墙的分布钢筋最低构造,提出了比普通剪力墙底部加强部位更高的要求。
《建筑抗震设计规范》第6.4.3条的规定和条文说明:
6.4.3 抗震墙竖向、横向分布钢筋的配筋,应符合下列要求:
2 部分框支抗震墙结构的落地抗震墙底部加强部位,竖向和横向分布钢筋配筋率均不应小于0.3%。
6.4.3(条文说明) 对框支结构,抗震墙的底部加强部位受力很大,其分布钢筋应高于一般抗震墙的要求。通过在这些部位增加竖向钢筋和横向的分布钢筋,提高墙体开裂后的变形能力,以避免脆性剪切破坏,改善整个结构的抗震性能。
3.拉结筋
《建筑抗震设计规范》第6.2.11条第1款的规定和条文说明:
6.2.11 部分框支抗震墙结构的一级落地抗震墙底部加强部位尚应满足下列要求:
1 当墙肢在边缘构件以外的部位在两排钢筋间设置直径不小于8mm、间距不大于400mm的拉结筋时,抗震墙受剪承载力验算可计入混凝土的受剪作用。
6.2.11(条文说明) 框支结构的落地墙,在转换层以下的部位是保证框支结构抗震性能的关键部位,这部位的剪力传递还可能存在矮墙效应。为了保证抗震墙在大震时的受剪承载力,只考虑有拉筋约束部分的混凝土受剪承载力。
4.《建筑抗震设计规范》对墙肢出现偏拉的规定
(1)小偏拉
《建筑抗震设计规范》规定:
6.2.7 抗震墙各墙肢截面组合的内力设计值,应按下列规定采用:
2 部分框支抗震墙结构的落地抗震墙墙肢不应出现小偏心受拉。
(2)大偏拉
《建筑抗震设计规范》第6.2.11条第2款的规定和条文说明:
6.2.11 部分框支抗震墙结构的一级落地抗震墙底部加强部位尚应满足下列要求:(www.xing528.com)
2 墙肢底部截面出现大偏心受拉时,宜在墙肢的底截面处另设交叉防滑斜筋,防滑斜筋承担的地震剪力可按墙肢底截面处剪力设计值的30%采用。
6.2.11(条文说明) 无地下室的部分框支抗震墙结构的落地墙,特别是联肢或双肢墙,当考虑不利荷载组合出现偏心受拉时,为了防止墙与基础交接处产生滑移,宜按总剪力的30%设置45°交叉防滑斜筋,斜筋可按单排设在墙截面中部并应满足锚固要求。
【例6.5.8】~【例6.5.9】 某部分框支剪力墙结构房屋,地下3层,地上26层。首层、二层层高均为4.5m,其他各层层高3.6m,落地剪力墙直通到结构顶层。抗震设计烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.2g,抗震设防类别为丙类,Ⅱ类场地。
【例6.5.8】 设房屋中某矩形截面落地剪力墙第3层的截面尺寸b×h=400mm×4800mm,采用C50混凝土,纵向受力钢筋采用HRB400级,箍筋采用HRB335级,轴压比μN>0.3。若此墙正截面承载力计算为构造配筋,则其边缘构件纵向钢筋的配筋以下何项数值正确?
(A)1216 (B)1416 (C)1218 (D)1220
答案:(B)
(1)确定墙肢的抗震等级
H=(4.5×2+3.6×24)m=95.4m>80m
查《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.3.1-2为B级高度高层建筑。
计算剪力墙加强部位的高度,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.2条得:
96.3/10m=9.63m<(2×4.5+2×3.6)m=16.2m,故知剪力墙底部加强部位的高度应至4层顶部,第3层剪力墙位于加强区内。
查《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.9.4,底部加强部位剪力墙抗震等级为特一级。
(2)确定底部加强部位剪力墙约束边缘构件阴影部分纵向钢筋最小截面面积
由《高层建筑混凝土结构技术规程》表7.2.15得lc=0.2hw=0.2×4800mm=960mm,阴影部分长max(lc/2,bw,400)=600mm,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.10.5条第3款,约束边缘构件纵向钢筋最小截面面积为As=1.4%×400×480mm2=2688mm2。
(3)确定配筋
配1416,As=14×201.1mm2=2815.4mm2,符合计算及构造要求。
【例6.5.9】 设前述房屋中某矩形截面落地剪力墙第5层的截面尺寸
b×h=350mm×4800mm,采用C55混凝土,纵向受力钢筋采用HRB400级,箍筋采用HRB335级,轴压比μN>0.3。则其边缘构件箍筋的体积配箍率(%),以下何项数值正确?
(A)0.84 (B)1.2 (C)1.69 (D)2.024
答案:(C)
(1)确定墙肢的抗震等级
查《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.3.1-2为B级高度高层建筑。
由上题可知,5层剪力墙属非底部加强部位剪力墙,查《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.9.4,非底部加强部位剪力墙抗震等级为一级。
(2)确定是否设置约束边缘构件
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.14条,应设置约束边缘构件。
(3)确定剪力墙约束边缘构件箍筋的体积配箍率
查《高层建筑混凝土结构技术规程》表7.2.15得:
lc=max(0.2hw,bw,400)=0.2×4800mm=960mm,λv=0.2。
阴影部分长max(lc/2,bw,400)=480mm
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.15条式(7.2.15),有:
【例6.5.10】 某部分框支剪力墙结构,房屋高度52.2m,地下1层,地上14层。首层为转换层,纵横向均有不落地剪力墙,地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,抗震设防烈度为8度。首层层高5.4m,其余各层层高均为3.6m,该结构首层剪力墙的厚度为300mm,试问,剪力墙底部加强部位的设置高度和首层剪力墙竖向分布钢筋取下列何项数值?
(A)剪力墙底部加强部位设至2层楼板顶(9.0m标高),首层剪力墙竖向分布筋采用双排10@200
(B)剪力墙底部加强部位设至2层楼板顶(9.0m标高),首层剪力墙竖向分布筋采用双排12@200
(C)剪力墙底部加强部位设至3层楼板顶(12.6m标高),首层剪力墙竖向分布筋采用双排10@200
(D)剪力墙底部加强部位设至3层楼板顶(12.6m标高),首层剪力墙竖向分布筋采用双排12@200
答案:(D)
由《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.2条,底部加强部位取至转换层以上两层(5.4+3.6×2)3层楼板顶(12.6m标高)。
由《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.19条,首层剪力墙竖向分布筋最小配筋率为0.3%,双排10@200的配筋率为,不满足要求;双排12@200的配筋率为0.37%,满足要求。
【例6.5.11】 竖向及水平向分布筋
条件:同【试题6.5.6】
要求:该截面竖向及水平向分布筋
答案:根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.6条,V=ηvwVW=1.6×4100kN=6560kN
λ=1.2<2.5
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.7-3条:
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.10-2条,λ=1.2<1.5,取λ=1.5:
0.2fcbwhw=9780kN<N=19000kN,取N=9780kN
5576×103≤1641.6×103+684.6×103+9600Ash
Ash≥338mm2
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.19条,竖向及水平分布筋最小配筋率均为0.3%,Asv,min=0.3%×150×400mm2=180mm2
配16@150,Ash=2×201.1mm2=402mm2。
【例6.5.12】 ρsv(%),λv
条件:同【试题6.5.7】
要求:边缘构件纵向钢筋最小构造配箍率ρsv(%)及配箍特征值最小值λv。
答案:原抗墙震等级为一级。转换层在三层,按《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.2条,第4层的剪力墙仍属底部加强部位。
由《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.6条,第4层墙抗震等级提高一级,变为特一级。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.10.5-3条,ρv=1.4%。
由《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.10.5条表7.2.15,λv=0.20×(1+20%)=0.24。
【例6.5.13】 题干见【试题6.5.8】(2012年一级)
答案:根据《高规》第10.2.2条,剪力墙底部加强部位的高度取框支层以上两层的高度及房屋总高度的1/10二者的较大值。房屋高度:H=(6+48)m=54m剪力墙底部加强区高度
即第三层剪力墙属于底部加强部位。
根据《高规》3.9.2条,该结构按设防烈度8度采取抗震构造措施。
查《高规》表3.9.3,该结构底部加强区剪力墙抗震构造措施等级为一级。
根据《高规》7.2.1条第2款,一级剪力墙底部加强区厚度:一字形独立剪力墙不应小于220mm,其他剪力墙不应小于200mm。本结构没有一字形剪力墙,取200mm。
选(C)。
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