談剪力墻結構設計

呂 飛 飛

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

談剪力墻結構設計

呂 飛 飛

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

介紹了剪力墻的不同分類方式，從結構設計角度出發，對剪力墻結構在設計工作中遇到的問題進行了分析，并根據相關規范，提出了合理設計剪力墻結構的措施，為今后剪力墻結構設計提供了參考依據。

剪力墻，結構設計，墻肢，框梁

隨著高層住宅的普及，剪力墻結構慢慢取代磚混結構成為住宅樓結構主要形式，考慮到安全與成本的相互關系，在計算剪力墻結構時很多需要調整的參數及注意事項常常成為設計人員的殺手锏。本文就一些需要注意的問題羅列出來，一起分析討論。

1 剪力墻分類

1)根據形態可分為：不開洞的整體墻；有洞口的聯肢墻。2)按高厚比可分為：截面高度與厚度之比大于8時，稱為一般剪力墻；該值為5～8時，稱為短肢剪力墻；該值小于5時，稱為超短肢剪力墻；該值不大于3時，稱為柱形超短肢剪力墻。3)按剪跨比可分為：剪跨比大于2的屬于一般剪力墻，在水平地震作用下，可以實現延性的彎曲破壞；剪跨比在2～1之間的剪力墻，剪切變形較大，一般會出現斜裂縫，通過強剪弱彎設計，可實現有一定延性和耗能能力的彎曲、剪切破壞；剪跨比小于1的稱為矮墻，這類墻體易發生脆性剪切破壞，設計中盡量避免。對于剪跨比小于2的墻肢，可通過設置較大洞口將其分成剪跨比大于2的墻肢。

2 剪力墻布置基本規定

1)雙向布置，使剪力墻結構兩個方向的抗側剛度相接近。2)沿高度宜連續，也可沿高度改變剪力墻的厚度和混凝土的強度等級，或減少部分剪力墻墻肢，使結構抗側剛度沿高度逐漸減小。3)保證墻長，有足夠的延性。當剪力墻很長時，為了滿足每個墻段高寬比大于2的要求，可以通過開設洞口形成聯肢墻。

3 剪力墻墻肢與平面外方向的框梁連接時采取的措施

1)沿梁軸線方向設置與梁相連的剪力墻或增設扶壁柱或暗柱。2)可減小梁端彎矩，做成變截面梁，將與剪力墻相交的一端的梁截面減少。墻與梁的連接有兩種，當在同一平面內連接時，為剛接；當不在同一平面，為半剛接。

4 短肢剪力墻的使用和注意事項

1)短肢剪力墻抗震性能差，在實際設計中要求墻肢不宜過短。《高規》明確規定，所謂短肢剪力墻是指墻肢截面高度與其厚度之比為5～8的剪力墻。在進行PKPM機算時對短肢的判定規定如下：a.對于L形、T形等雙肢剪力墻，只要有一個方向的比值大于8，就不判定為短肢剪力墻。b.對于墻肢數量多于2的多肢剪力墻，無論該值是否大于8，都不判定為短肢剪力墻。

2)同樣《高規》中規定，在剪力墻結構中，短肢剪力墻底部承受的第一振型地震傾覆力矩占結構底部總傾覆力矩的40%～50%時，為短肢剪力墻結構，所以在機算時，我們要調整結構方案，使該值小于50%。

3)當一般的剪力墻結構中存在少量的短肢剪力墻時，我們可不必遵守短肢剪力墻的有關規定。但對于剪力墻截面較厚時，完全按照高厚比大于8來劃分是否為短肢，也有不合理之處。例如，當剪力墻厚度為200 mm時，墻肢高度取1 800 mm，這時1 800/200=9，大于8，不屬于短肢；但當截面厚度取250 mm時，此比值為7.2，小于8，則屬于短肢。所以在考慮是否為短肢時，除了按墻肢高厚比外，尚應有墻肢高度的限制。有的資料認為，當墻肢厚度不小于層高的1/15，且不小于300 mm時，如墻肢高度2 000，可不按短肢考慮。還有的資料認為當墻肢厚度不小于層高的1/15，且不小于300 mm時，墻肢截面高厚比大于4，仍屬于一般剪力墻。

4)短肢剪力墻結構的設計限制：a.最大適用高度比一般剪力墻結構適當降低；b.抗震等級比一般剪力墻提高一級采用；c.由于提高了抗震等級，相應的軸壓比限制也隨之改變；d.抗震設計時，短肢剪力墻的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%；e.剪力墻厚度不應小于200，且混凝土強度等級不應低于C25。

5 確定剪力墻底部加強部位的高度

合理設計的剪力墻結構，其剪力墻墻肢應具有良好的延性和耗能能力，在水平地震作用下，墻肢底部可以實現延性的彎曲破壞或有一定延性和耗能能力的彎曲、剪切破壞。為了使剪力墻墻肢具有良好的延性和耗能能力，除了遵從強墻肢弱連梁、強剪弱彎的設計原則外，還應限制墻肢的軸壓比、剪壓比，避免小剪跨比墻肢，設置剪力墻底部加強部位和設置剪力墻約束邊緣構件等等。《高規》指出，一般剪力墻的底部加強部位取墻肢總高度的1/8或者底部兩層二者的較大值。但《抗規》又限定底部加強部位的高度不大于15 m，此條在《高規》中未規定。

6 剪力墻厚度不滿足規范要求時的處理措施

對于剪力墻的厚度在《抗規》和《高規》中統一明確的規定，分為底部加強部位和一般部位。當厚度不滿足要求時，在不增加墻厚的情況下，應按《高規》附錄D計算墻體的穩定性。但并不是任何情況下只要求剪力墻墻肢的截面厚度僅滿足穩定計算就可以了，還應考慮剪力墻所處的位置及其重要性。對于剪力墻底部的加強部位、角窗旁的一字形剪力墻墻肢、框支剪力墻結構的落地墻等，由于這些部位的重要性和受力的復雜性，確定這些部位的墻肢截面厚度時，應將穩定計算的結果加大，使這些部位的墻肢截面厚度接近《高規》的最小要求。

7 在剪力墻外墻角部開設角窗的加強措施

首先明確一點，對于這個敏感部位是否可以開設角窗，所有的規范都沒有明確的規定，只是提及不建議，但實際開角窗是比較普遍的現象。剪力墻開角窗，必然會破壞墻體的連續性和封閉性，使地震作用無法可靠傳遞，給結構的抗震安全造成隱患；同時也會降低結構的整體剛度，特別是結構的抗扭剛度，所以在高烈度地震區開設角窗必須采取加強措施。措施如下：

1)角窗洞口不應過大，連梁不宜過小，并應上、下對齊。2)角窗洞口附件應避免采用短肢剪力墻和單片墻，宜采用T形、L形等，墻厚宜適當加大。3)轉角處樓板宜局部加厚，配筋宜適當加大，并配置雙層的直通受力鋼筋，必要時，可于轉角處的板內設置連接兩側墻體的暗梁。4)宜提高角窗的墻肢抗震等級，沿全高設置約束邊緣構件。

不同的文獻都有自己的要求，但大體相同，所以在設計時尤為重要。

以上探討的內容只是設計時常常遇到的一小部分，更多的問題需要設計人員在專研規范和計算軟件使用說明來發現并解決。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

[2] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[3] 王曉莉.高層剪力墻結構設計分析[J].山西建筑，2013，39(5)：23-24.

On structural design of shearing walls

LV Fei-fei

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the various classification of shearing walls, analyzes some problems of the shearing structure in design, and points out reasonable measures for the design of the shearing wall structure according to some related regulations, so as to provide some reference for the future shearing wall structure design.

shearing wall, structural design, wall-column, framework

1009-6825(2014)30-0060-02

2014-08-18

呂飛飛(1983- )，男，助理工程師

TU973.16

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