剪力墻結構設計

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

剪力墻布置工作應當注意文件上的規定，此外，本文根據個人經驗總結若干關于短肢剪力墻設計中應當注意的問題。

1.1 雙向布置剪力墻及抗側剛度

剪力墻的布置應當注意對于空間的把握，采用雙向布置的方法來對待。這對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，對于平衡較有利。

剪力墻的受力承載能力很大，側向剛度也不小。為了將剪力墻的優勢發揮利用出來，減弱重力，使得剪力墻的可利用程度增加。墻體之間的距離應當有所控制，疏密得當。

1.2 豎向剛度均勻

布置的好壞對整體的側向強硬度都有直接影響。墻沿高度的斷斷續續，將帶來高度堅硬程度的瞬間變化，所以在這個方面應當注意布置的連續性，可應當減少一些部分墻肢的數量，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。這種形狀利于堅固，避免寸勁造成的破壞，能夠有一定的分擔能力。對于高度和寬度值的比應當不大于2，如果長度過長，背離了這個值的時候，應當通過開洞口，使每一段的值近似這個值。單獨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，有一定的力學原理，所以，在安排的時候應當注意選擇，應當從以下幾個方面進行考慮，找到最合適的方案。

1.4.1 開洞應當注意均勻和規整，在橫排和豎排都應當成行或者成列分布，可勁兒帶來連梁和墻肢位置的準確，而受力也較均勻，而計算方法也會變得容易很多，可行性更強，并且在剛度的差異也應當有限制范圍。

1.4.2 這兩種墻上面的洞都是不講求規整的。其中力的存在形式較為復雜多變，可能產生受力的薄弱點，而這又不容易通過計算來獲得各種力的方向和程度。它發生的特點是洞口的位置錯誤，間距不對，更有甚者發生重合，不但墻肢的位置和長度不規范，洞口的位置最容易變成薄弱處，重疊出現的洞情況要更糟糕，應當杜絕這樣的現象，如果無法杜絕，應當根據有限元的方式來計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構。

1.4.3 不均勻的洞口剪力墻內部受力的計算以及位置變化的計算通過文件找到方法，現在用的方法只有有限元，還沒有比這個更為簡單的方式。而整個框架的計算使用的方式是薄壁桿系，亦或對洞口的形狀找到近似值或者利用其它模型進行計算，應當注意計算的準確性，利用計算結構進行其它工作的判斷整理。

1.5 剪力墻和加強部位

1.5.1 塑性鉸出現的地方是加強的重點位置。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。而與需要一般加強的地方可以區分開，有重點的對待。

1.5.2 塑性鉸問題出現之后，更要求剪力墻的延展能力，一般其發生發展都在一個范圍值之內。在這個范圍以內應當特殊加固，以提升抗剪能力。

1.5.3 為了保險，加強的范圍是可以稍微擴展一些的。在進行對抗地震的工作時，通常底部的加強的位置應當是墻肢總長度的1/8左右的位置，以及底層兩個當中數值較大的一個。如果剪力墻超過150m的水平高度，可能造成加強的位置隨之上升，則時候取值由1/8改為1/10。

2 短肢剪力墻設計要求

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。當截面高度與厚度之比小于3時，應按柱計算（當形成異型柱時，則應按異型柱的要求設計，但高層建筑中不允許采用異型柱框架結構），至于剪力墻高度與厚度之比大于3、又小于5的剪力墻，實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，對這種小墻肢的軸壓比應修予更嚴格的限制，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構，有利于住宅建筑布置，又可進一步減輕結構自重，應用逐漸廣泛。但是由于短肢剪力墻抗震性能較差，地震區應用經驗不多，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，可以對短肢剪力墻的應用范圍應在設計中加以限制，并采取一些加強措施。

2.1 應用范圍

高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構。設計時應注意：短肢剪力墻較多時，應布置筒體（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構；其次，具有較短肢剪力墻的墻的剪力墻結構最大適用高度應比規范中剪力墻結構的規定值適當降低，7度和8度抗震設計時分別不應大于100m和60m；第三，對于B級高度高層建筑和9度抗震設計的A級高度高層建筑，即使設置筒體，也不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構；第四，如果在剪力墻結構中，只有個別小墻肢，不屬于這種短肢剪力墻與筒體共同工作的剪力墻結構。

2.2 加強措施

對于短肢剪力墻設計中應著重以下加強措施。

2.2.1 為限制過多的剪力墻的數量，在抗震設計時，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構總底部地震傾覆力矩50%。

2.2.2 抗震設計時，短肢剪力墻的抗震等級應比規范中規定的剪力墻的抗震等級提高一級采用；目的是從構造上改善短肢剪力墻的延性。

2.2.3 出于改善延性的考慮，抗震設計時，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6和0.7（對一般剪力墻，三級抗震等級時軸壓比未限制）；對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降低0.1。

2.2.4 對于短肢剪力墻的剪力設計值，不僅底部加強部位應調整，其他各層也要調整，一、二、級抗震等級應分別乘以增大系數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，底部加強部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。

2.2.6 對于短肢剪力墻截面最小厚度，無論抗震還是非抗震設計，其厚度都不應小于200mm；對于非抗震設計，除要求建筑最大適用高度適當降低外，對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原則就是盡量使洞口的形狀和位置規則，這樣既方便計算也使受力達到平衡，杜絕偏離和重疊現象的出現。提升構造的可行性。

[1]呂文，錢稼茹.基于位移延性剪力墻抗震設計[J].建筑結構學報，1999（03）.

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