剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳宇斌

（（廣西恒廣建筑工程有限公司，廣西 南寧 532200 ）

1 剪力墻布置

剪力墻布置工作應(yīng)當(dāng)注意文件上的規(guī)定，此外，本文根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)總結(jié)若干關(guān)于短肢剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的問題。

1.1 雙向布置剪力墻及抗側(cè)剛度

剪力墻的布置應(yīng)當(dāng)注意對(duì)于空間的把握，采用雙向布置的方法來對(duì)待。這對(duì)于抗震有較好的療效和效果。并最好保證二者的剛度值近似或相同，這能夠帶來自振能力的相似，對(duì)于平衡較有利。

剪力墻的受力承載能力很大，側(cè)向剛度也不小。為了將剪力墻的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮利用出來，減弱重力，使得剪力墻的可利用程度增加。墻體之間的距離應(yīng)當(dāng)有所控制，疏密得當(dāng)。

1.2 豎向剛度均勻

布置的好壞對(duì)整體的側(cè)向強(qiáng)硬度都有直接影響。墻沿高度的斷斷續(xù)續(xù)，將帶來高度堅(jiān)硬程度的瞬間變化，所以在這個(gè)方面應(yīng)當(dāng)注意布置的連續(xù)性，可應(yīng)當(dāng)減少一些部分墻肢的數(shù)量，剛度隨著垂直程度向下增加。

1.3 墻肢高寬比

長度較大而寬度較小，較薄的剪力墻可變成彎曲的剪力墻。這種形狀利于堅(jiān)固，避免寸勁造成的破壞，能夠有一定的分擔(dān)能力。對(duì)于高度和寬度值的比應(yīng)當(dāng)不大于2，如果長度過長，背離了這個(gè)值的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)通過開洞口，使每一段的值近似這個(gè)值。單獨(dú)的墻可以作為整體墻，也可以作為連肢墻。

1.4 剪力墻洞口的布置

剪力墻對(duì)于洞口的方向和大小的選擇是有一定意義的，有一定的力學(xué)原理，所以，在安排的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意選擇，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮，找到最合適的方案。

1.4.1 開洞應(yīng)當(dāng)注意均勻和規(guī)整，在橫排和豎排都應(yīng)當(dāng)成行或者成列分布，可勁兒帶來連梁和墻肢位置的準(zhǔn)確，而受力也較均勻，而計(jì)算方法也會(huì)變得容易很多，可行性更強(qiáng)，并且在剛度的差異也應(yīng)當(dāng)有限制范圍。

1.4.2 這兩種墻上面的洞都是不講求規(guī)整的。其中力的存在形式較為復(fù)雜多變，可能產(chǎn)生受力的薄弱點(diǎn)，而這又不容易通過計(jì)算來獲得各種力的方向和程度。它發(fā)生的特點(diǎn)是洞口的位置錯(cuò)誤，間距不對(duì)，更有甚者發(fā)生重合，不但墻肢的位置和長度不規(guī)范，洞口的位置最容易變成薄弱處，重疊出現(xiàn)的洞情況要更糟糕，應(yīng)當(dāng)杜絕這樣的現(xiàn)象，如果無法杜絕，應(yīng)當(dāng)根據(jù)有限元的方式來計(jì)算而且在洞周圍采用其他的加固方法，也可以采取另外的填充材料使重合的洞口變成洞口位置合理的均勻結(jié)構(gòu)。

1.4.3 不均勻的洞口剪力墻內(nèi)部受力的計(jì)算以及位置變化的計(jì)算通過文件找到方法，現(xiàn)在用的方法只有有限元，還沒有比這個(gè)更為簡單的方式。而整個(gè)框架的計(jì)算使用的方式是薄壁桿系，亦或?qū)Χ纯诘男螤钫业浇浦祷蛘呃闷渌Ｐ瓦M(jìn)行計(jì)算，應(yīng)當(dāng)注意計(jì)算的準(zhǔn)確性，利用計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行其它工作的判斷整理。

1.5 剪力墻和加強(qiáng)部位

1.5.1 塑性鉸出現(xiàn)的地方是加強(qiáng)的重點(diǎn)位置。而剪力墻的頂部，電梯周圍的墻壁等特殊地方不適用加強(qiáng)手法，這是為了突出塑性鉸位置的重要性。而與需要一般加強(qiáng)的地方可以區(qū)分開，有重點(diǎn)的對(duì)待。

1.5.2 塑性鉸問題出現(xiàn)之后，更要求剪力墻的延展能力，一般其發(fā)生發(fā)展都在一個(gè)范圍值之內(nèi)。在這個(gè)范圍以內(nèi)應(yīng)當(dāng)特殊加固，以提升抗剪能力。

1.5.3 為了保險(xiǎn)，加強(qiáng)的范圍是可以稍微擴(kuò)展一些的。在進(jìn)行對(duì)抗地震的工作時(shí)，通常底部的加強(qiáng)的位置應(yīng)當(dāng)是墻肢總長度的1/8左右的位置，以及底層兩個(gè)當(dāng)中數(shù)值較大的一個(gè)。如果剪力墻超過150m的水平高度，可能造成加強(qiáng)的位置隨之上升，則時(shí)候取值由1/8改為1/10。

2 短肢剪力墻設(shè)計(jì)要求

短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻。當(dāng)截面高度與厚度之比小于3時(shí)，應(yīng)按柱計(jì)算（當(dāng)形成異型柱時(shí)，則應(yīng)按異型柱的要求設(shè)計(jì)，但高層建筑中不允許采用異型柱框架結(jié)構(gòu)），至于剪力墻高度與厚度之比大于3、又小于5的剪力墻，實(shí)際上也是短肢剪力墻，由于它們更弱，可以提出不宜采用小于5的墻肢，對(duì)這種小墻肢的軸壓比應(yīng)修予更嚴(yán)格的限制，因此即使采用短肢剪力墻，也要盡可能使墻肢截面高度與厚度之比大于5。

近年興起的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，有利于住宅建筑布置，又可進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)自重，應(yīng)用逐漸廣泛。但是由于短肢剪力墻抗震性能較差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，考慮高層住宅建筑的安全，其剪力墻不宜過少、墻肢不宜過短，可以對(duì)短肢剪力墻的應(yīng)用范圍應(yīng)在設(shè)計(jì)中加以限制，并采取一些加強(qiáng)措施。

2.1 應(yīng)用范圍

高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)；其次，具有較短肢剪力墻的墻的剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度應(yīng)比規(guī)范中剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定值適當(dāng)降低，7度和8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)分別不應(yīng)大于100m和60m；第三，對(duì)于B級(jí)高度高層建筑和9度抗震設(shè)計(jì)的A級(jí)高度高層建筑，即使設(shè)置筒體，也不應(yīng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；第四，如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不屬于這種短肢剪力墻與筒體共同工作的剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.2 加強(qiáng)措施

對(duì)于短肢剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)著重以下加強(qiáng)措施。

2.2.1 為限制過多的剪力墻的數(shù)量，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩50%。

2.2.2 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比規(guī)范中規(guī)定的剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用；目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性。

2.2.3 出于改善延性的考慮，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6和0.7（對(duì)一般剪力墻，三級(jí)抗震等級(jí)時(shí)軸壓比未限制）；對(duì)于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應(yīng)降低0.1。

2.2.4 對(duì)于短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，不僅底部加強(qiáng)部位應(yīng)調(diào)整，其他各層也要調(diào)整，一、二、級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墻過早剪壞。

2.2.5 短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。

2.2.6 對(duì)于短肢剪力墻截面最小厚度，無論抗震還是非抗震設(shè)計(jì)，其厚度都不應(yīng)小于200mm；對(duì)于非抗震設(shè)計(jì)，除要求建筑最大適用高度適當(dāng)降低外，對(duì)墻肢厚度限制的目的是使墻肢不致過小。

總的來說，剪力墻布置的其中一個(gè)原則就是盡量使洞口的形狀和位置規(guī)則，這樣既方便計(jì)算也使受力達(dá)到平衡，杜絕偏離和重疊現(xiàn)象的出現(xiàn)。提升構(gòu)造的可行性。

[1]呂文，錢稼茹.基于位移延性剪力墻抗震設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1999（03）.

[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3]袁端眼，虞煥新.工程結(jié)構(gòu)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.