試析建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

楊艷飛

摘 要：我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鄉(xiāng)居民生活水平不斷提高，住房需求急驟增大，建設(shè)用地日益緊張，全國各個(gè)大中城市相繼出現(xiàn)高層住宅大發(fā)展的局面，對高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步深入探討和研究，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。剪力墻是一種有效的抗側(cè)向力結(jié)構(gòu)單元，可以組成完全由剪力墻抵抗側(cè)向力的結(jié)構(gòu)，也可以和框架共同組成抵抗側(cè)向力的框一剪結(jié)構(gòu)，通常按其墻肢截面高度與厚度的比值分為一般剪力墻、綴肢剪力墻和異型柱，剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代高層建筑領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析

1 前言

剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代高層建筑領(lǐng)域。它是一種有效的抗側(cè)向力結(jié)構(gòu)單元，可以組成完全由剪力墻抵抗側(cè)向力的結(jié)構(gòu)，也可以和框架共同組成抵抗側(cè)向力的框一剪結(jié)構(gòu)。本文主要對建筑樓剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些分析。

2 剪力墻設(shè)計(jì)中的基本概念

剪力墻是結(jié)構(gòu)中承受水平剪力的水平截面長厚比≥5的豎向構(gòu)件，其截面特性為墻平面內(nèi)剛度遠(yuǎn)大于平面外剛度，主要承擔(dān)豎向荷載和墻平面內(nèi)方向外來的水平作用。

剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板.受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其長度與厚度的比值，當(dāng)比值≤4時(shí)，可按柱設(shè)計(jì)，當(dāng)墻肢長與肢寬之比略>4或略<4時(shí)可視為異形柱，按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力：在軸力、彎矩、剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求，墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設(shè)計(jì)成延性彎曲型。墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析.求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對局部受壓承載力驗(yàn)算。

3 剪力墻的分類

剪力墻根據(jù)墻肢的高厚比分為一般剪力墻和短肢剪力墻。—般剪力墻是指墻肢截面高度和厚度之比大于8的剪力墻；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。當(dāng)剪力墻的墻肢截面高度hw與厚度bw之比不大于3時(shí)，應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，底部加強(qiáng)部位縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)小于1.2%，其他部位不應(yīng)小于1.0%，箍筋應(yīng)沿全高加密。剪力墻墻肢長度（即墻肢截面高度）—般不宜大于8m。

4 剪力墻布置應(yīng)注意的問題

4.1 選擇有利的建筑形式

住宅剪力墻結(jié)構(gòu)布置時(shí)，墻片不宜過長，一般以墻片高寬比為1.5左右為宜，墻片平面形式不宜采用提高抗側(cè)剛度的“L”“T”等平面形式，而是應(yīng)盡可能采用“一”字形，以弱化每一單片剪力墻的剛度，實(shí)現(xiàn)剪力墻均勻分散、多道設(shè)防的目的。另外，還應(yīng)控制剪力墻的最大間距，而縱向抗震墻應(yīng)在外縱軸布置開窗洞的抗震墻或剪力墻，以增強(qiáng)橫向抗傾覆的能力，避免邊柱產(chǎn)生過大的壓力和拉力。

4.2 結(jié)構(gòu)豎向布置

結(jié)構(gòu)豎向布置方面，該項(xiàng)目高寬比H/B=5，符合抗震規(guī)范剪力墻結(jié)構(gòu)6度設(shè)防小于6的要求。在抗震設(shè)計(jì)中要求結(jié)構(gòu)承載力和剛度宜自下而上逐漸減小，變化均勻、連續(xù)，不要突變。該工程平面在豎向上沒有大的內(nèi)收外挑情況，平面從底至頂一致。豎向剛度的變化主要表現(xiàn)在分段改變構(gòu)件截面尺寸和混凝土強(qiáng)度等級，從施工方便來說，改變次數(shù)不宜太多；但從結(jié)構(gòu)受力角度來看改變次數(shù)太少，每次變化太大又容易產(chǎn)生剛度的突變。

4.3 剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置

根據(jù)JGJ 3—2002《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，當(dāng)一、二級抗震等級底部加強(qiáng)部位軸壓比小于限值時(shí)，需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，其長度及箍筋配置量都需要進(jìn)行計(jì)算，并從加強(qiáng)部位頂部向上延伸一層。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強(qiáng)區(qū)配筋率取0.7%，一般部位配筋率取0.5%；而根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，對于短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于取1.0%。

5 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

5.1 剪力墻中大墻肢處理

剪力墻的結(jié)構(gòu)必須具備延展性，對于呈細(xì)高狀的剪力墻（高寬比大于2）很容易被設(shè)計(jì)成彎曲破壞的延性剪力墻，這樣一來可以避免受到脆性的剪切破壞。在墻長度較長的情況下，為滿足每墻段的高寬比均大于2，可以通過開洞的方式分割長墻為小而均勻的獨(dú)立墻段。除此以外，在墻段長度較小時(shí)其受彎產(chǎn)生的裂縫寬度較小，可以充分發(fā)揮墻體配筋的支撐作用。而對于剪力墻結(jié)構(gòu)中，存在較少的長度大于8m的大墻肢，在理論計(jì)算中樓層的剪力大部分由這些大墻肢來承受。在發(fā)生地震特別是超烈度等強(qiáng)烈震動時(shí)，最容易受到破壞的便是這些大墻肢。小墻肢因沒有足夠的配筋，使整個(gè)墻面結(jié)構(gòu)會受到全面破壞。

5.2 剪力墻連梁超筋的處理

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中連梁超筋是一種常見現(xiàn)象。連梁的超筋。實(shí)質(zhì)是剪力不滿足剪壓比要求。連粱易超筋的部位，一般剪力墻結(jié)構(gòu)中，在總高度的l/3左右的樓層；平面中當(dāng)墻段較長時(shí)，多在其中部的連梁；某墻段中墻肢截面高度大小懸殊不均勻時(shí)，在墻肢處連粱易超筋。剪力墻連梁對剪切變形十分敏感，當(dāng)剪力墻連梁不滿足連梁的尺寸要求時(shí)，《高規(guī)》7225條給出了如下處理方法：①減小

連梁的截面高度。②抗震設(shè)計(jì)的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進(jìn)行塑性調(diào)幅。③當(dāng)連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時(shí)，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作。當(dāng)?shù)趌、2種措施不能解決問題時(shí)，可采用第3種措施來處理，即假定連梁在大震下破壞，不再約束墻肢。另外，可在易超筋的部位，連梁按鉸接處理進(jìn)行整體計(jì)算，但應(yīng)注意結(jié)構(gòu)層間位移比尚需滿足規(guī)范要求。

5.3 配筋設(shè)計(jì)

墻體的配筋率，目前規(guī)定在一、二、三級抗震等級的剪力墻中，豎向和水平分布筋的最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%；部分框支剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋率不應(yīng)小于0.3%；這配筋率比其在80年代前的配筋率：0.07%～0.1%要大多了，和國外的配筋率0.1%～0.25%的高者基本接軌，這在高層或者較長的剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是合理的，但對于低矮、短小的剪力墻值得探討。墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞，同時(shí)起抵抗溫度應(yīng)力防止砼出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)中當(dāng)建筑物較高較長或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)配筋宜適當(dāng)增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。

6 結(jié)語

總之，剪力墻結(jié)構(gòu)因其抗側(cè)剛度大，能有效地減少側(cè)移，且具有較好的抗震性能，因而被廣泛應(yīng)用于住宅樓中。所以要注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題，加大新技術(shù)的研究，這樣建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就會更加安全、實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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