呂 飛 飛

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

談剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

呂 飛 飛

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

介紹了剪力墻的不同分類方式，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)工作中遇到的問題進(jìn)行了分析，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范，提出了合理設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的措施，為今后剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

剪力墻，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，墻肢，框梁

隨著高層住宅的普及，剪力墻結(jié)構(gòu)慢慢取代磚混結(jié)構(gòu)成為住宅樓結(jié)構(gòu)主要形式，考慮到安全與成本的相互關(guān)系，在計(jì)算剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)很多需要調(diào)整的參數(shù)及注意事項(xiàng)常常成為設(shè)計(jì)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(jù)形態(tài)可分為：不開洞的整體墻；有洞口的聯(lián)肢墻。2)按高厚比可分為：截面高度與厚度之比大于8時(shí)，稱為一般剪力墻；該值為5～8時(shí)，稱為短肢剪力墻；該值小于5時(shí)，稱為超短肢剪力墻；該值不大于3時(shí)，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(shí)現(xiàn)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(huì)出現(xiàn)斜裂縫，通過強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)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(fā)生脆性剪切破壞，設(shè)計(jì)中盡量避免。對(duì)于剪跨比小于2的墻肢，可通過設(shè)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(guī)定

1)雙向布置，使剪力墻結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向的抗側(cè)剛度相接近。2)沿高度宜連續(xù)，也可沿高度改變剪力墻的厚度和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，或減少部分剪力墻墻肢，使結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度沿高度逐漸減小。3)保證墻長，有足夠的延性。當(dāng)剪力墻很長時(shí)，為了滿足每個(gè)墻段高寬比大于2的要求，可以通過開設(shè)洞口形成聯(lián)肢墻。

3 剪力墻墻肢與平面外方向的框梁連接時(shí)采取的措施

1)沿梁軸線方向設(shè)置與梁相連的剪力墻或增設(shè)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(dāng)在同一平面內(nèi)連接時(shí)，為剛接；當(dāng)不在同一平面，為半剛接。

4 短肢剪力墻的使用和注意事項(xiàng)

1)短肢剪力墻抗震性能差，在實(shí)際設(shè)計(jì)中要求墻肢不宜過短?！陡咭?guī)》明確規(guī)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(jìn)行PKPM機(jī)算時(shí)對(duì)短肢的判定規(guī)定如下：a.對(duì)于L形、T形等雙肢剪力墻，只要有一個(gè)方向的比值大于8，就不判定為短肢剪力墻。b.對(duì)于墻肢數(shù)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(guī)》中規(guī)定，在剪力墻結(jié)構(gòu)中，短肢剪力墻底部承受的第一振型地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的40%～50%時(shí)，為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，所以在機(jī)算時(shí)，我們要調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，使該值小于50%。

3)當(dāng)一般的剪力墻結(jié)構(gòu)中存在少量的短肢剪力墻時(shí)，我們可不必遵守短肢剪力墻的有關(guān)規(guī)定。但對(duì)于剪力墻截面較厚時(shí)，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(dāng)剪力墻厚度為200 mm時(shí)，墻肢高度取1 800 mm，這時(shí)1 800/200=9，大于8，不屬于短肢；但當(dāng)截面厚度取250 mm時(shí)，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(shí)，除了按墻肢高厚比外，尚應(yīng)有墻肢高度的限制。有的資料認(rèn)為，當(dāng)墻肢厚度不小于層高的1/15，且不小于300 mm時(shí)，如墻肢高度2 000，可不按短肢考慮。還有的資料認(rèn)為當(dāng)墻肢厚度不小于層高的1/15，且不小于300 mm時(shí)，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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)限制：a.最大適用高度比一般剪力墻結(jié)構(gòu)適當(dāng)降低；b.抗震等級(jí)比一般剪力墻提高一級(jí)采用；c.由于提高了抗震等級(jí)，相應(yīng)的軸壓比限制也隨之改變；d.抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻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1.0%；e.剪力墻厚度不應(yīng)小于200，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。

5 確定剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度

合理設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，其剪力墻墻肢應(yīng)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(shí)現(xiàn)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(qiáng)墻肢弱連梁、強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則外，還應(yīng)限制墻肢的軸壓比、剪壓比，避免小剪跨比墻肢，設(shè)置剪力墻底部加強(qiáng)部位和設(shè)置剪力墻約束邊緣構(gòu)件等等?！陡咭?guī)》指出，一般剪力墻的底部加強(qiáng)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(guī)》又限定底部加強(qiáng)部位的高度不大于15 m，此條在《高規(guī)》中未規(guī)定。

6 剪力墻厚度不滿足規(guī)范要求時(shí)的處理措施

對(duì)于剪力墻的厚度在《抗規(guī)》和《高規(guī)》中統(tǒng)一明確的規(guī)定，分為底部加強(qiáng)部位和一般部位。當(dāng)厚度不滿足要求時(shí)，在不增加墻厚的情況下，應(yīng)按《高規(guī)》附錄D計(jì)算墻體的穩(wěn)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(wěn)定計(jì)算就可以了，還應(yīng)考慮剪力墻所處的位置及其重要性。對(duì)于剪力墻底部的加強(qiáng)部位、角窗旁的一字形剪力墻墻肢、框支剪力墻結(jié)構(gòu)的落地墻等，由于這些部位的重要性和受力的復(fù)雜性，確定這些部位的墻肢截面厚度時(shí)，應(yīng)將穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果加大，使這些部位的墻肢截面厚度接近《高規(guī)》的最小要求。

7 在剪力墻外墻角部開設(shè)角窗的加強(qiáng)措施

首先明確一點(diǎn)，對(duì)于這個(gè)敏感部位是否可以開設(shè)角窗，所有的規(guī)范都沒有明確的規(guī)定，只是提及不建議，但實(shí)際開角窗是比較普遍的現(xiàn)象。剪力墻開角窗，必然會(huì)破壞墻體的連續(xù)性和封閉性，使地震作用無法可靠傳遞，給結(jié)構(gòu)的抗震安全造成隱患；同時(shí)也會(huì)降低結(jié)構(gòu)的整體剛度，特別是結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，所以在高烈度地震區(qū)開設(shè)角窗必須采取加強(qiáng)措施。措施如下：

1)角窗洞口不應(yīng)過大，連梁不宜過小，并應(yīng)上、下對(duì)齊。2)角窗洞口附件應(yīng)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(dāng)加大。3)轉(zhuǎn)角處樓板宜局部加厚，配筋宜適當(dāng)加大，并配置雙層的直通受力鋼筋，必要時(shí)，可于轉(zhuǎn)角處的板內(nèi)設(shè)置連接兩側(cè)墻體的暗梁。4)宜提高角窗的墻肢抗震等級(jí)，沿全高設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

不同的文獻(xiàn)都有自己的要求，但大體相同，所以在設(shè)計(jì)時(shí)尤為重要。

以上探討的內(nèi)容只是設(shè)計(jì)時(shí)常常遇到的一小部分，更多的問題需要設(shè)計(jì)人員在專研規(guī)范和計(jì)算軟件使用說明來發(fā)現(xiàn)并解決。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 王曉莉.高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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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