CN110427632B - 一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法，包括步骤：首先对结构整体模型进行分析计算，得到每个墙肢的设计内力，轴力、弯矩、剪力；计算墙肢轴压比，确定其边缘构件类型，从而确定其对应的构造措施要求的最小值；确定边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa；根据受剪截面限值条件，确定剪力墙内配置的钢板面积Ap，根据Ap的数值范围确定计算公式类型；确定墙肢竖向分布筋配筋率；进行正截面承载力验算，取偏压和偏拉计算结果的较大值，得出边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As，根据As是否超限确定计算方式；进行斜截面受剪承载力计算，得出剪力墙水平分布钢筋面积Ash，根据剪力墙水平分布钢筋面积Ash是否超限确定计算方式。

Description

一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法

技术领域

本发明属于建筑设计领域，具体涉及一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法。

背景技术

关于钢板剪力墙的设计理论研究，诸多学者进行了试验与研究，形成了国家的规范与规程，其中比较重要和常用的组合结构设计规范为JGJ138-2016，其中包括第9章型钢混凝土剪力墙的设计规范，包括承载力计算以及构造措施，还包括第10章钢板混凝土剪力墙的设计规范，同样包括承载力计算以及构造措施。在钢板剪力墙构件设计时，需要指定边缘构件阴影部分外竖向分布钢筋面积、边缘构件阴影部分内配置的型钢面积和剪力墙内配置的钢板面积，计算边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积、剪力墙水平分布钢筋面积。截面设计时包括：截面控制条件验算、正截面承载力验算和斜截面承载力验算，并需要满足相关规范的构造措施要求。因此在钢板剪力墙构件截面设计时，目前相关规范等并没有给出设计流程，而设计流程不同，计算结果可能不同。此外，由于墙体内边缘构件型钢面积与纵向钢筋面积相关，钢板面积与墙体水平分布钢筋面积相关，而目前的相关规范没有关于配筋的设计流程，造成计算结果进一步不准确。

发明内容

为了克服现有技术存在的至少部分上述问题，本发明提供一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法，包括如下步骤：

步骤1，首先对结构整体模型进行分析计算，得到每个墙肢的设计内力，轴力、弯矩、剪力；

步骤2，计算墙肢轴压比，确定其边缘构件类型，从而确定其对应的构造措施要求的最小值；

步骤3，确定边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa；

步骤4，根据受剪截面限值条件，确定剪力墙内配置的钢板面积Ap，根据Ap的数值范围确定计算公式类型；

步骤5，确定墙肢竖向分布筋配筋率；

步骤6，进行正截面承载力验算，取偏压和偏拉计算结果的较大值，得出边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As，根据As是否超限确定计算方式；

步骤7，进行斜截面受剪承载力计算，得出剪力墙水平分布钢筋面积Ash，根据剪力墙水平分布钢筋面积Ash是否超限确定计算方式。

优选的，所述步骤3和所述步骤5的确定依据为：根据规范要求和项目情况。

优选的，所述步骤4的所述根据Ap的数值范围确定计算公式类型包括：

步骤41，剪力墙内配置的钢板面积Ap大于0时，后续按照钢板混凝土剪力墙相关公式计算，确定钢板最终所需剪力墙内配置的钢板面积Ap且所述Ap需满足构造要求；

步骤42，剪力墙内配置的钢板面积Ap不大于0时，后续按照型钢混凝土剪力墙相关公式计算。

优选的，所述步骤6的所述根据As是否超限确定计算方式包括：

步骤61，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As超限时，调整墙肢型钢面积，重新按照步骤计算得到墙肢型钢面积Aa后继续步骤4-6；

步骤62，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As未超限时，确定纵向钢筋面积，纵向钢筋面积需满足构造要求，并继续步骤7；

优选的，所述步骤7的所述根据剪力墙水平分布钢筋面积Ash是否超限确定计算方式包括：

步骤71，当剪力墙水平分布钢筋面积Ash超限时，调整墙肢钢板面积，重新按照步骤计算剪力墙内配置的钢板面积Ap；

步骤72，当剪力墙水平分布钢筋面积Ash未超限时，确定水平分布钢筋面积，水平分布钢筋面积需满足构造要求。

本发明的有益效果在于：按照以上步骤，可确定墙肢的边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa、剪力墙内配置的钢板面积Ap、边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As、边缘构件阴影部分外竖向分布钢筋面积Asw、剪力墙水平分布钢筋面积Ash；该方法应用于建筑结构剪力墙配筋设计中，方法提供了完整的钢板混凝土剪力墙墙肢计算方法，提供了如何计算墙体内型钢面积与纵向钢筋面积的方法，提供了如何计算钢板面积与墙体水平分布钢筋面积的方法，在满足规范构造要求及计算要求前提下，避免设置过多型钢及钢板，达到了安全性与经济性的统一，又减小了设计人员的计算工作量。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图的简要说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

附图1为根据本发明实施例的剪力墙墙肢配筋设计流程；

附图2为根据本发明实施例的核心筒结构布置图。

其中，图中的数学符号含义分别为：

Aa：边缘构件阴影部分内配置的型钢面积；

Ap：剪力墙内配置的钢板面积；

As：边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积

Asw：边缘构件阴影部分外竖向分布钢筋面积

Ash：剪力墙水平分布钢筋面积

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

根据现行规范对钢板混凝土剪力墙及型钢混凝土剪力墙的相关规定，采用如图1所示的流程对钢板混凝土剪力墙墙肢进行配筋设计。

步骤1，首先对结构整体模型进行分析计算，可得到每个墙肢的设计内力，轴力、弯矩、剪力。

步骤2，计算墙肢轴压比，确定其边缘构件类型，从而确定其对应的构造措施要求的最小值；

步骤3，根据规范要求和项目情况确定边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa；

步骤4，根据受剪截面限值条件，确定剪力墙内配置的钢板面积Ap，根据Ap的数值范围确定计算公式类型；

剪力墙内配置的钢板面积Ap大于0时，后续按照钢板混凝土剪力墙相关公式计算，确定钢板最终所需剪力墙内配置的钢板面积Ap且所述Ap尚需满足构造要求；

剪力墙内配置的钢板面积Ap不大于0时，后续按照型钢混凝土剪力墙相关公式计算；

步骤5，根据规范要求和项目情况确定墙肢竖向分布筋配筋率；

步骤6，进行正截面承载力验算，取偏压和偏拉计算结果的较大值，得出边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As，根据As是否超限确定计算方式；

边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As超限时，调整墙肢型钢面积，重新按照步骤计算得到墙肢型钢面积Aa后继续步骤4-6；

边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As未超限时，确定纵向钢筋面积，纵向钢筋面积尚需满足构造要求，并继续步骤7；

步骤7，进行斜截面受剪承载力计算，得出剪力墙水平分布钢筋面积Ash，根据剪力墙水平分布钢筋面积Ash是否超限确定计算方式；

当剪力墙水平分布钢筋面积Ash超限时，调整墙肢钢板面积，重新按照步骤计算剪力墙内配置的钢板面积Ap；

当剪力墙水平分布钢筋面积Ash未超限时，确定水平分布钢筋面积，水平分布钢筋面积尚需满足构造要求。

本实例就某剪力墙墙肢的配筋设计流程进行说明。

某8度区，设计基本地震加速度为0.30g，Ⅱ类场地。拟建90层框架核心筒结构，其中核心筒结构布置如图2所示，现对墙肢W4-1进行配筋设计。

W4-1混凝土强度等级为C60，墙肢长度为6100mm，墙肢厚度为1600mm。计算墙肢轴压比为0.3，其为约束边缘构件；假定边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa为76800mm²，进行受剪截面限值条件验算，剪力墙内配置的钢板厚度为32mm，按照钢板混凝土建剪力墙进行后续计算，确定剪力墙内配置的钢板厚度为35mm，此厚度满足规范最小构造要求；假定墙肢竖向分布配筋率为0.8％，进行墙肢正截面承载力验算，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As为137482mm²，其纵筋配筋率5.37％大于规范限值，调整Aa值为153600mm²重新进行计算，得到剪力墙内配置的钢板厚度为30mm，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As为70282mm²，其纵筋配筋率2.74％小于规范限值；进行斜截面受剪承载力验算，剪力墙水平分布钢筋面积Ash为1837mm²，其水平分布筋配筋率为1.15％，满足规范要求。综上可得墙肢W4-1，边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa值为153600mm²，剪力墙内配置的钢板厚度为30mm，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As为70282mm²，剪力墙水平分布钢筋面积Ash为1837mm²。

本实施例图2按照图1步骤，可确定墙肢的边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa、剪力墙内配置的钢板面积Ap、边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As、边缘构件阴影部分外竖向分布钢筋面积Asw、剪力墙水平分布钢筋面积Ash；该方法应用于建筑结构剪力墙配筋设计中，方法提供了完整的钢板混凝土剪力墙墙肢计算方法，提供了如何计算墙体内型钢面积与纵向钢筋面积的方法，提供了如何计算钢板面积与墙体水平分布钢筋面积的方法，在满足规范构造要求及计算要求前提下，避免设置过多型钢及钢板，达到了安全性与经济性的统一，又减小了设计人员的计算工作量。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，首先对结构整体模型进行分析计算，得到每个墙肢的设计内力，轴力、弯矩、剪力；

步骤2，计算墙肢轴压比，确定其边缘构件类型，从而确定其对应的构造措施要求的最小值；

步骤3，确定边缘构件阴影部分内配置的型钢面积Aa；

步骤4，根据受剪截面限值条件，确定剪力墙内配置的钢板面积Ap，根据Ap的数值范围确定计算公式类型；

步骤5，确定墙肢竖向分布筋配筋率；

步骤6，进行正截面承载力验算，取偏压和偏拉计算结果的较大值，得出边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As，根据As是否超限确定计算方式；

步骤7，进行斜截面受剪承载力计算，得出剪力墙水平分布钢筋面积Ash，根据剪力墙水平分布钢筋面积Ash是否超限确定计算方式；

其中，所述步骤4的所述根据Ap的数值范围确定计算公式类型包括：

步骤41，剪力墙内配置的钢板面积Ap大于0时，后续按照钢板混凝土剪力墙相关公式计算，确定钢板最终所需剪力墙内配置的钢板面积Ap且所述Ap需满足构造要求；

步骤42，剪力墙内配置的钢板面积Ap不大于0时，后续按照型钢混凝土剪力墙相关公式计算。

2.根据权利要求1所述的一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法，其中步骤3和所述步骤5的确定依据为：根据规范要求和项目情况。

3.根据权利要求1所述的一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法，其特征在于所述步骤6的所述根据As是否超限确定计算方式包括：

步骤61，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As超限时，调整墙肢型钢面积，重新按照步骤计算得到墙肢型钢面积Aa后继续步骤4-6；

步骤62，边缘构件阴影部分内配置的纵向钢筋面积As未超限时，确定纵向钢筋面积，纵向钢筋面积需满足构造要求，并继续步骤7。

4.根据权利要求1所述的一种钢板混凝土剪力墙墙肢配筋设计方法，其特征在于所述步骤7的所述根据剪力墙水平分布钢筋面积Ash是否超限确定计算方式包括：

步骤71，当剪力墙水平分布钢筋面积Ash超限时，调整墙肢钢板面积，重新按照步骤计算剪力墙内配置的钢板面积Ap；

步骤72，当剪力墙水平分布钢筋面积Ash未超限时，确定水平分布钢筋面积，水平分布钢筋面积需满足构造要求。