淺談住宅設計應用中剪力墻結構的技術措施

【摘要】剪力墻結構體系在住宅設計中占有很大比重。剪力墻結構側向剛度比較大，變形較小，既能起到承重作用，又能起到圍護作用。同時，由于規(guī)范對剪力墻結構的間距要求，導致不能滿足建筑平面布置和使用功能。尤其是不能滿足需要較大空間建筑的要求。本文主要是淺談下剪力墻結構在住宅設計應用中的一些技術措施。

一、剪力墻結構的布置

剪力墻屬于截面呈片狀的偏心受壓或偏心受拉構件，其特點是平面內剛度及承載力大，而平面外剛度及承載力都很小。結構設計時主要利用其平面內剛度承受墻身平面內的水平力。剪力墻結構平面布置最好簡單，規(guī)則，沿兩個主軸雙向布置，且兩個方向剛度相差不要過大，一般控制兩向主要計算指標（層間位移、周期）相比不小于80%。可以遵循外圍較剛內部較弱的原則，盡量布置成長肢墻，且長度應基本均勻，不應相差過大，使剪力墻墻肢受力均勻。短肢剪力墻承擔較大軸力和剪力，受力特點接近異形柱，抗震性能較差，需加強。當短肢剪力墻墻肢一側或兩側與與跨高比≤2.5，且截面高度≥400的強連梁相連時，可按整體墻考慮其肢厚比。高規(guī)規(guī)定不應全部采用短肢剪力墻，當采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構時應滿足一定條件。

布置原則是通過梁和墻的搭接布置，形成規(guī)則的矩形板。橫向及豎向墻盡量布置在“一條線”上或者形成更大的剛度。除非特殊需要，盡量不要出現(xiàn)多余的剪力墻肢，這樣不但在增強剛度上作用不大而且會造成經(jīng)濟上的浪費。其次在凹口拐角處要布置剪力墻，注意在陽臺處不要形成懸臂墻。剪力墻布置在平面上從局部到整體都要形成獨立的封閉“筒”單元。

剪力墻在豎向上要從上到下連續(xù)布置，避免剛度突變，最頂層平面局部收進時，可取消或縮短部分剪力墻。

二、剪力墻配筋

首先判斷剪力墻底部加強部位，底部加強部位是剪力墻塑性鉸出現(xiàn)的區(qū)域，是抗震延性設計的重點部位。規(guī)范規(guī)定底部加強部位的高度從地下室頂板開始算起。剪力墻結構底部加強部位的高度可取底部兩層和墻肢總高度的1/10二者的較大值。當結構計算嵌固端位于地下一層底板或以下時，底部加強部位尚宜向下

延伸到計算嵌固端。當帶有大底盤裙房時，底部加強部位的高度也可以延伸至裙房以上一層。

其次，根據(jù)剪力墻邊緣構件的設置原則設置約束和構造邊緣構件，一、二、三級剪力墻底層墻肢底截面的軸壓比大于高規(guī)表7.2.14的規(guī)定值時，應在底部加強部位及相鄰的上一層的設置約束邊緣構件；一、二、三級剪力墻的其他部位以及四級剪力墻和非抗震設計的剪力墻均應設置構造邊緣構件。當有梁擱置在墻肢中部時，該擱置點處應設置構造邊緣構件。需要特別注意的是①《抗規(guī)》6.1.10條文說明中提到，當帶有大底盤裙房時，底部加強部位的高度也可以延伸至裙房以上一層； ②《高規(guī)》10.6.3條要求，大底盤塔樓結構中與裙房相連的剪力墻，從嵌固端至裙房屋面上一層的高度范圍內，宜設置約束邊緣構件。

約束邊緣構件的具體配筋措施：

① 陰影區(qū)縱向鋼筋間距宜取150mm左右；非陰影區(qū)縱向鋼筋直徑同剪力墻豎向分布筋，間距一般取150mm（即非陰影區(qū)長度：取150mm的整數(shù)倍，且不小于Lc計算值）。② 陰影區(qū)盡可能采用箍筋，且箍筋的長邊不宜大于短邊的3倍。當采用沿周邊大套箍形式，大套箍長邊尺寸大于短邊尺寸3倍時，可在套箍中部設置1道拉筋，該拉筋同時勾住套箍和縱筋；或將大套箍分解成兩個小套箍，相互搭接1倍縱筋間距，并勾住縱向鋼筋。（套箍無支長度過大時，起不到應有的約束作用）

構造邊緣構件的具體配筋措施：

① 底部加強區(qū)及底部加強區(qū)以上部位的轉角墻構造邊緣構件應盡可能采用箍筋，其它情況可采用外圍大套箍加全部拉筋做法。② 當為構造配筋時，縱筋間距一般取200mm，箍筋或拉筋逐根縱筋設置；③ 當為計算配筋時，縱筋間距一般取150mm，箍筋或拉筋間隔1根縱筋設置。

特別注意短肢剪力墻除按正常要求設置邊緣構件外，全截面豎向鋼筋的配筋率尚應滿足底部加強區(qū)1.2%（一、二級）、1.0%（三、四級）；其它部位1.0%（一、二級）、0.8%（三、四級）。當墻肢的截面高度與厚度之比≤3（多層建筑）、4

（高層建筑）時，應按框架柱的要求進行設計，具體為：①縱筋滿足框架柱的單側、全截面配筋率要求；②箍筋直徑、間距滿足框架柱加密區(qū)和非加密區(qū)要求；③當為短柱時，箍筋應全高加密，且體積配箍率不小于1.2%；④框架柱的抗震等級可取同剪力墻。當墻肢端頭設有端柱時，端柱的縱向鋼筋配筋率、箍筋直徑和間距應滿足框架柱的相應要求。

三、結構平面布置及配筋

首先注意結構平面的規(guī)則性，住宅中的平面布置通常有凹進尺寸較大，大于相應投影方向總尺寸的30%，造成平面凹凸不規(guī)則，此時需要補板處理。板厚通常可以取100，110，120mm，陽臺，廚房，衛(wèi)生間一般通常做100mm，電梯前室及與樓梯間洞口相鄰處板做加強處理，做120mm，鋼筋雙層雙向加強。屋頂一般做120mm或者130mm。當考慮穿電線管時，板厚≥120，不采用薄板加墊層的做法。現(xiàn)今，業(yè)主和甲方對設計品質要求越來越高，一般餐廳和客廳之間不做梁，這樣會形成大跨度異形板，需要加強板厚，通常可達130mm或者140mm，板內做暗梁盡量使樓板規(guī)則，鋼筋雙層雙向布置，且在陰角處容易應力集中，需要附加7根放射筋，同時應采用有限元程序驗算其配筋。其余房間內也應盡量采用大跨度板，不在房間內加次梁，一些100mm的小隔墻都采用底板內加附加筋處理，隔墻下一般不應該加粗鋼筋，一是板整體受力，應整體提高板的配筋，二是輕隔墻有可能移位。有些地方規(guī)定（例上海，江蘇）規(guī)定房間兩端的板厚做120mm，且鋼筋雙層雙向拉通。坡屋頂板為偏拉構件，配筋應雙層雙向拉通。

四、梁的設計措施

剪力墻結構中梁的分類原則是①兩端均與墻平行相連且跨高比≤5的梁按連梁設計；②兩端均與墻平行相連且跨高比>5或僅一端與墻平行相連的梁按框架梁設計；③兩端均與墻垂直相連或一端與墻垂直相連，另一端為梁支座的梁按次梁設計。④兩端均與墻平行相連且跨高比≤5，但跨中有次梁擱置的梁，按框架梁編號，按連梁設計。

梁上有次梁處（包括挑梁端部）應附加箍筋和吊筋，宜優(yōu)先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下， 架在板上的梁， 不必加附加筋。

連梁的配筋措施：

①抗震設計時，沿連梁全長箍筋的構造應按規(guī)范規(guī)定框架梁梁端加密區(qū)箍筋的構造要求采用；非抗震設計時，沿連梁全長的箍筋直徑不應小于6mm，間距不應大于150mm；②墻體水平分布鋼筋應作為連梁的腰筋在連梁范圍內拉通連續(xù)配置；當連梁截面高度大于700mm時，其兩側面沿梁高范圍設置的縱向構造鋼筋（腰筋）的直徑不應小于10mm，間距不應大于200mm；對跨高比不大于2.5的連梁，梁兩側的縱向構造鋼筋（腰筋）的面積配筋率不應小于0.3%。③連梁頂面、底面縱向受力鋼筋伸入墻內的錨固長度，抗震設計時不應小于laE，非抗震設計時不應小于la，且不應小于600mm；④頂層連梁縱向鋼筋伸入墻體的長度范圍內，應配置間距不大于150mm的構造箍筋，箍筋直徑應與該連梁的箍筋直徑相同；

連梁或者框架梁上下縱筋排布時，單排縱筋根數(shù)應考慮暗柱縱筋影響，確保連梁縱筋錨入暗柱縱筋內側；次梁注意鋼筋直徑越小越好，以便滿足在梁或墻內錨固長度。

總之，剪力墻結構是住宅設計中比較常見的結構型式，怎樣在經(jīng)濟、安全、高效、合理的下做好結構設計是我們每個結構工程師應該思考和總結的問題。