小高層住宅剪力墻設計的注意事項

黃曉亮

（江西省贛州市建筑設計研究院，江西 贛州 341000）

前言

剪力墻結構，由于其具有整體性好，側向剛度大，抗側力性能好的特點，而且沒有梁，柱等外露與凸出，便于房間內部布置，所以得以普遍應用。剪力墻的受力、變形特征，類似框剪結構。但比框剪結構的剛度分配、內力分配更合理，結構的變形協調導致的豎向位移差別，也比框剪結構小，基礎荷載更均勻、合理。目前，越來越多的剪力墻結構小高層住宅樓拔地而起，但是，隨之而來的是我們發現這些剪力墻結構小高層在施工質量上還存在著一些質量通病，主要表現為剪力墻板混凝土成型質量差、混凝土實體回彈檢測強度不高等。

1 剪力墻的概念和結構效能

1.1 建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時，這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規范定名為抗震墻)。

1.2 剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻，因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。

1.3 剪力墻結構體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，可建造較高的建筑物。

1.4 剪力墻結構的優點是側向剛度大，在水平荷載作用下側移小，其缺點是剪力墻的間距有一定限制，建筑平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建筑，另外結構自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。

1.5 剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板，可以不設梁，所以空間利用比較好，可節約層高。

2 剪力墻結構建筑設計注意事項

根據2001版《抗震設計規范》要求，對于底層框架—剪力墻結構應強調抗震概念設計以及抗震構造措施的重要性。相對于89版規范，其放寬了結構總高和層數限制，增加了底部兩層框架結構并提出了過渡層概念。進一步提高了底層框架—剪力墻結構的性能。

2.1 選擇有利的建筑形式

在抗震設計中，建筑平面應盡可能簡潔、規則，結構的剛心與質心相一致，以減少地震作用下結構產生的扭轉效應。剪力墻的方案布置、墻量的多少、墻片的大小應合理。由于底部框墻結構中的剪力墻屬低矮墻，其抗剪剛度相對較大，如果布置的墻肢較長、平面形式復雜，很容易出現局部剛度過大，受力過于集中的現象，甚至經常出現只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側剛度比限值的情況。因此在剪力墻布置方案上一定要堅持均勻、對稱、周邊、分散的原則，墻片不宜過長，應以墻片高寬比1.5左右為為宜，墻片平面形式不宜采用提高抗側剛度的“L”“T”等平面形式，而是盡可能采用“一”字形。這是因為只有弱化每一單片剪力墻的剛度，才有可能實現均勻分散多道設防的目標。同時還應控制剪力墻的最大間距，以期符合規范的要求。縱向抗震墻還應在外縱軸布置開窗洞的抗震墻或剪力墻，這樣大大增強橫向抗傾覆的能力，避免邊柱產生過大的壓力和拉力。

2.2 建筑高度和層數的限值

以往震害資料及文獻的分析表明，底層框架剪力墻房屋的震害隨著樓層數的增加而加劇。因此底層框架—剪力墻結構應滿足高度和層數的限值。2001版《規范》規定，6，7度區22米7層，8度區19米6層。所謂房屋總高度是指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度。半地下室從室內算起，全地下室或嵌固條件好的半地下室應從室外地面算起。帶閣樓的坡屋面應算到山間墻的1/2高度處。室內外高差大于6米時，房屋總高度應允許適當增加，但不超過1米。

2.3 嚴格遵守抗震規范

對不同設防烈度的第二層與第一層側移剛度比的限值規定在歷次地震中，底層框架房屋結構之所以發生嚴重破壞，其原因就在于底層層間剛度與上部層間剛度比過于懸殊。當地震作用集中在底層時，由于底層較上部結構小得多的側移剛度，造成非常突出的底層彈塑性變形集中現象。因此，控制底層與上部側移剛度比是很必要的。

規范給出了不同設防烈度下上層與底層側移剛度比的限值，6、7度時不應>2.5，8度不應>2.0且均不應<1.0。

2.4 底層框架柱網的設置

底層應為全框架，至少應是框架形式，即在內柱縱、橫軸線的內、外墻中均設柱或構造柱，且縱橫兩向均應形成框架形式。底部框架結構的柱網不宜過大，一般控制在7.5m左右，并且框架梁上懸墻數目不應超過一道。首先從使用功能上，底框結構大多為商住樓，該跨度對應上部可分割為兩開間(4.2m+3.3m或4.5m+3.3m)，(大于 4.2m，已為大開間，其面積比受到規范限制)，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，上述跨度對應的上部開間尺寸足以滿足砌體結構所能實現的功能。而且可以控制框架梁上僅有一道懸墻。同時考慮底部框架梁橫斷面高度取值應控制在1/5～1/8梁跨，如果柱網過大，會使梁斷面及配筋出現異常現象，而上部懸墻數目增多，更會加重這種現象。控制柱網尺寸，給出規定限值，限制框架梁上的懸墻數目，對底層框架—剪力墻結構來說非常重要。

2.5 過渡樓層設計

底層框架—剪力墻結構具有較好的承載、變形和耗能能力，其破壞狀態一般為延性破壞；上部磚房部分雖具有一定的承載能力，但變形和耗能能力相對較差，其破壞狀態多為脆性破壞。在上部磚房中，過渡樓層墻體承受地震剪力和傾覆力矩最大，受力最為不利。此外，在豎向均勻荷載作用下，過渡樓層墻體處于壓剪或拉剪應力狀態。因此當有水平荷載作用時，過渡樓層墻體與落地墻體相比，其抗裂性能和水平承載力均相應降低。試驗表明，在豎向及反復水平荷載作用下，過渡樓層墻體的水平承載力約降低20%～30%。過渡樓層墻體的水平承載力驗算按式

式中β—水平承載力降低系數；

σ0—對應于重力荷載代表值的墻體截面平均壓應力，N/mm2；

fv—砌體的抗剪強度平均值，N/mm2；

hb—托梁的截面高度，mm；

I—托梁的計算跨度 (m)，對兩跨不等跨梁，I取較大跨的跨度；對跨中設置構造柱的梁，I以1/2代入；

AW—墻體扣除混凝土構造柱及洞口后的水平截面面積，m2；

Aci—混凝土構造柱的截面面積，m2；

Ge，GW—混凝土和砌體的切變模量，N/mm2；

ηi—構造柱抗剪參與系數，中柱(包括邊中柱)取 04，邊柱取 03；

γRE—承載力抗震調整系數，當A按式(3)計算時，γRE可取10；當計算中不考慮混凝土構造柱 (即將混凝土構造柱按相同截面的磚砌體計算)時，γRE可取09。

如按落地墻體的方法驗算其水平承載力，當豎向荷載或托梁高跨比較小時，將會過高地估計過渡樓層墻體的抗震承載力，造成結構抗震可靠性降低。過渡樓層應每開間設置構造柱和圈梁，形成弱框架體系，以增強過渡樓層傳遞地震剪力的能力，同時還將大大增加延性和耗能能力。

[1]趙玉祥.鋼筋混凝土高層建筑設計中若干問題的探討[J].建筑結構學報.1998，19(2):12-22.

[2]程紹革等.高層建筑短肢剪力墻結構振動臺試驗研究[J].建筑科學.2000,16(1):12-16