《建筑结构抗震》课程教学资源（PPT课件）第五章 多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计 5.4 抗震墙结构的抗震设计 5.5 框架抗震墙结构的抗震设计

河北省地霞工程研究中心第十五讲05.4抗震墙结构的抗震设计口5.5框架一抗震墙结构的抗震设计

q5.4 抗震墙结构的抗震设计 q5.5 框架—抗震墙结构的抗震设计 第 十 五 讲

满北省地霞工程研究中心85.4抗震墙结构的抗震设计5.4.1抗震墙结构的设计要点前述的抗震设计所遵循的一般原则（如平面布置尽可能对称等）也适用于抗震墙结构抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求（1）较长的抗震墙宜开设洞口，将一道抗震墙分成较均匀的若于墙段（包括小开洞墙有联肢墙），洞口连梁的跨高比宜大于6，各墙段的高宽比不应小于2。这主要是使构件（抗震墙和连梁）有足够的弯曲变形能力。（2）墙肢截面的高度沿结构全高不应有突变：抗震墙有较大洞口时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，洞口宜上下对齐。（3）部分框支抗震墙结构的框支层，其抗震墙的截面面积不应小手相邻非框支层抗震墙截面面积的50%：框支层落地抗震墙间距不宜大于24m。底部两层框支抗震墙结构的平面布置尚宜对称，且宜设抗震筒体

§5.4 抗震墙结构的抗震设计 前述的抗震设计所遵循的一般原则（如平面布置尽可能对称等）也适用于抗震墙结构。 5.4.1 抗震墙结构的设计要点 抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求： （1）较长的抗震墙宜开设洞口，将一道抗震墙分成较均匀的若干墙段（包括小开洞墙有 联肢墙），洞口连梁的跨高比宜大于6，各墙段的高宽比不应小于2。这主要是使构件（抗 震墙和连梁）有足够的弯曲变形能力。 （2）墙肢截面的高度沿结构全高不应有突变；抗震墙有较大洞口时，以及一、二级抗震 墙的底部加强部位，洞口宜上下对齐。 （3）部分框支抗震墙结构的框支层，其抗震墙的截面面积不应小于相邻非框支层抗震墙 截面面积的50%；框支层落地抗震墙间距不宜大于24m。底部两层框支抗震墙结构的平面 布置尚宜对称，且宜设抗震筒体

河北省地霞工程研究中心5.4.2地震作用的计算1.抗震墙的分类单棉抗震墙按其开洞的大小呈现不同的特性。洞口的大小可用洞口系数表示墙面洞口面积（5-46）P=墙面不计洞口的总面积另外，抗震墙的特性还与连梁刚度与墙肢刚度之比及墙肢的惯矩与总惯矩之比有关。故再引入整体系数α和惯矩比I/，其中α和I分别定义为：

5.4.2 地震作用的计算 1. 抗震墙的分类 单榀抗震墙按其开洞的大小呈现不同的特性。洞口的大小可用洞口系数表示： 墙面不计洞口的总面积 墙面洞口面积   （5-46） 另外，抗震墙的特性还与连梁刚度与墙肢刚度之比及墙肢的惯矩与总惯矩之比有 关。故再引入整体系数和惯矩比IA /I，其中和IA分别定义为：

河北省地霞工程研究中心oeW24α=H（5-47)am+1j=lthZ!j=1m+1EI（5-48）IA=I-j=1T轴向变形系数，3~4肢时取为0.8，5~7肢时取为0.85，8肢以上时取为0.95m=孔洞列数b为第孔洞连梁的折算惯性矩a为第孔洞连梁计算跨度的一半c为第孔洞两边墙肢轴线距离的一半1为第j墙肢的惯性矩1为抗震墙对组合截面形心的惯性矩bjo第孔洞连梁的折算惯性矩的计算为b30μlbjo1+2Aplo

        m j 1 3 j 2 bj j m 1 j 1 j a I c h I 24 H      1 1 m j A j I I I （5-47） （5-48） ＝轴向变形系数，3～4肢时取为0.8，5～7肢时取为0.85，8肢以上时取为0.95； m＝孔洞列数 Ibj为第j孔洞连梁的折算惯性矩 aj为第孔洞连梁计算跨度的一半 cj为第j孔洞两边墙肢轴线距离的一半 I j为第j墙肢的惯性矩 I为抗震墙对组合截面形心的惯性矩 第j孔洞连梁的折算惯性矩的计算为 2 b bj bj0 bj0 bj A 30 I 1 I I    

河北省地霞工程研究中心（2厂节点受剪承载力的设计要求以上导出了节点区的剪力设计值V。节点区抗剪承载力极限状态的设计要求：（5-41）V,sVu其中V为节点受剪承载力设计值。考虑正交梁和轴向压力对节点受剪承载力的有利影响，取fAb.hsvjyV1V1.lm.f.b.h.+0.05m.N(hbo-a,)（5-42）jub.hSYREC当设防烈度为9度时，则取fAVVSVV.0.9m.f.b.h（5-43)a.hhJuSYRE

(2) 节点受剪承载力的设计要求 以上导出了节点区的剪力设计值Vj。节点区抗剪承载力极限状态的设计要求： Vj  Vju （5-41） 其中Vju为节点受剪承载力设计值。考虑正交梁和轴向压力对节点受剪承载力的有利影 响，取              (h a ') s f A b h b h 1.1 f b h 0.05 N 1 V b0 s yv svj c c j j j t j j j RE ju （5-42） 当设防烈度为9度时，则取            (h a ') s f A 0.9 f b h 1 V b0 s yv svj j t j j RE ju （5-43）

满北省地震工程研究中心从而抗震墙可按开洞情况、整体系数和惯矩比分成以下类：■（a）整体墙：（b）整体小开口墙：（c）联肢墙：：（d）壁式框架图5-25抗震墙的分类

从而抗震墙可按开洞情况、整体系数和惯矩比分成以下几类： （a）整体墙；（b）整体小开口墙；（c）联肢墙；（d）壁式框架 图5-25 抗震墙的分类

满北省地震工程研究中心总体计算用计算机程序计算当然是一般的方法。在特定的情况下，也可采用下述近似方法计算首先采用串联多自由度模型算出地震作用沿竖向的分布，然后再把地震作用分配给各榻抗侧力结构。一般假定楼板在其平面内的刚度为无穷大，而在其平面外的刚度则为零。在下面的分析中，假定不考虑整体扭转作用。用简化方法进行内力与位移的计算时，可将结构沿其水平截面的两个正交主轴划分为若于平面抗侧力结构，每一个方向的水平荷载由该方向的平面抗侧力结构承受，垂直手水平荷载方向的抗侧力结构不参加工作。总水平力在各抗侧力结构中的分配则由楼板在其平面内为刚体所导出的协调条件确定。抗侧力结构与主轴斜交时，应考虑抗侧力结构在两个主轴方向上各自的功能。对层数不高的，以剪切变形为主的抗震墙结构（这种情况不常见），可用类似砌体结构的计算方法计算地震作用并分配给各片墙对以弯曲变形为主的高层剪力墙结构，可采用振型分解法或时程分析法得出作用于竖向各质点（楼层处）的水平地震作用。整个结构的抗弯刚度等于各片墙的抗弯刚度之和

2. 总体计算 用计算机程序计算当然是一般的方法。在特定的情况下，也可采用下述近似方法计算。 首先采用串联多自由度模型算出地震作用沿竖向的分布，然后再把地震作用分配给各 榀抗侧力结构。一般假定楼板在其平面内的刚度为无穷大，而在其平面外的刚度则为零。 在下面的分析中，假定不考虑整体扭转作用。 用简化方法进行内力与位移的计算时，可将结构沿其水平截面的两个正交主轴划分 为若干平面抗侧力结构，每一个方向的水平荷载由该方向的平面抗侧力结构承受，垂直 于水平荷载方向的抗侧力结构不参加工作。总水平力在各抗侧力结构中的分配则由楼板 在其平面内为刚体所导出的协调条件确定。抗侧力结构与主轴斜交时，应考虑抗侧力结 构在两个主轴方向上各自的功能。 对层数不高的，以剪切变形为主的抗震墙结构（这种情况不常见），可用类似砌体 结构的计算方法计算地震作用并分配给各片墙。 对以弯曲变形为主的高层剪力墙结构，可采用振型分解法或时程分析法得出作用于 竖向各质点（楼层处）的水平地震作用。整个结构的抗弯刚度等于各片墙的抗弯刚度之和

河北省地霞工程研究中心3等效刚度单片墙的抗弯刚度可采用如下近似公式P100（5-50）A1.为单片墙的等效惯性矩I.为墙的毛截面惯性矩f，为钢筋的屈服强度（以MPa为单位）P.为墙的轴压力f为混凝土的棱柱体抗压强度A为墙的毛截面面积上式对应于墙截面外缘出现屈服时的情况

3. 等效刚度 单片墙的抗弯刚度可采用如下近似公式： g c g u y c I f 'A P f 100 I         （5-50） 上式对应于墙截面外缘出现屈服时的情况 Ic为单片墙的等效惯性矩 I g为墙的毛截面惯性矩 f y为钢筋的屈服强度（以MPa为单位） Pu为墙的轴压力 f c ‘为混凝土的棱柱体抗压强度 Ag为墙的毛截面面积

满北省地霞工程研究中心按弹性计算时，沿竖向刚度比较均匀的抗震墙的等效刚度可按下列方法计算。（1）整体墙E.w等效刚度E.的计算式为：EI（5-51)ed9ul1+A.H?（2）整体小开口墙0.8E.wE,leq（5-54）9ul1+AH?（3）单片联肢墙、壁式框架和框架剪力墙对这类抗侧力结构，可水平荷载为倒三角形分布或均匀分布，然后按下式之一计算其等效刚度：qH4EI（均布荷载）（5-55）ea8u11qmaxH4（5-56）（倒三角形分布荷载）EIeq120u2

按弹性计算时，沿竖向刚度比较均匀的抗震墙的等效刚度可按下列方法计算。 （1）整体墙 等效刚度EcI eq的计算式为： 2 w w c w c eq A H 9 I 1 E I E I    （5-51） （2）整体小开口墙 2 c w c eq AH 9 I 1 0.8E I E I    （5-54） （3）单片联肢墙、壁式框架和框架-剪力墙 对这类抗侧力结构，可水平荷载为倒三角形分布或均匀分布，然后按下式之一计算 其等效刚度： 1 4 eq 8u qH EI  2 4 max eq 120u 11q H EI  （均布荷载） （倒三角形分布荷载） （5-55） （5-56）

满北省地震工程研究中心5.4.3地震作用在各剪力墙之间的分配及内力计算各质点的水平地震作用F求出后，就可求出各楼层的剪力V和弯矩M。从而该层第片墙的所承受的侧向力F，剪力V，和弯矩M分别为E-E,V-M-M（5-57)ELEIH为第i片墙的等效惯性矩为该层墙的等效惯性矩之和在上述计算中，一般可不计矩形截面墙体在其弱轴方向的刚度。但弱轴方向的墙起到翼缘作用时，则另加考虑

5.4.3 地震作用在各剪力墙之间的分配及内力计算 各质点的水平地震作用F求出后，就可求出各楼层的剪力V和弯矩M。从而该层第i片 墙的所承受的侧向力Fi，剪力Vi，和弯矩Mi分别为 M I I V, M I I F, V I I F i i i i i i i i i       （5-57） I i为第i片墙的等效惯性矩 I i为该层墙的等效惯性矩之和 在上述计算中，一般可不计矩形截面墙体在其弱轴方向的刚度。但弱轴方向的墙起到 翼缘作用时，则另加考虑