1、<p>　　淺談剪力墻結構的分析與設計</p><p>　　摘要：根據(jù)規(guī)范，并結合個人體會，對剪力墻設計中的基本概念、邊緣構造、連梁的設計等問題進行分析，淺談想法。 </p><p>　　關鍵詞：基本概念；邊緣構造；連梁的設計 </p><p>　　中圖分類號：S611文獻標識碼： A </p><p>　　城市的不斷發(fā)展使得高層建

2、筑應運而生，隨著高層的發(fā)展，住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結構的露梁露柱對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是剪力墻結構逐步發(fā)展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式。筆者結合自身體會表述如下，不足及謬誤之處還望批評指正。 </p><p>　　1 剪力墻設計中的基本概念 </p><p>　　1.1 剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板

3、，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，當比值小于或等于4 時可按柱設計，當墻肢長與肢寬之比略大于4 或略小于4時可視為為異形柱，按雙向受壓構件設計。 </p><p>　　1.2 剪力墻結構中，墻是一平面構件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地震作用或風載下剪力墻除需滿足剛度強度要求外，

4、還必須滿足非彈性變形反復循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求：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計成延性彎曲型。 </p><p>　　1.3 實際工程中剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻: 整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結構片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂,當剪力墻墻肢較長時，在力作用下法向應力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱,配筋應盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；為防止剪切破壞，

5、提高延性應將底部截面的組合設計內(nèi)力適當提高或加大配筋率；為避免斜壓破壞墻肢不能過小也不宜過長，以防止截面應力相差過大。 </p><p>　　聯(lián)肢墻是由連梁連接起來的剪力墻，但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點要注意墻肢軸壓比限值。 </p><p>　　壁式框架：當剪力墻開洞過大時形成寬梁、寬柱組成的短墻肢，構件形成兩端帶有剛域的變截面桿件，在內(nèi)力作用

6、下許多墻肢將出現(xiàn)反彎點，墻已類似框架的受力特點，因此計算和構造應按近似框架結構考慮。 </p><p>　　綜上所述，設計剪力墻時，應根據(jù)各型墻體的特點，不同的受力特征，墻體內(nèi)力分布狀態(tài)并結合其破壞形態(tài)，合理地考慮設計配筋和構造措施。 </p><p>　　1.4 墻的設計計算是考慮水平和豎向作用下進行結構整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗算。當受較大集中

7、荷載作用時再增加對局部受壓承載力驗算。在剪力墻承載力計算中，對帶翼墻的計算寬度按以下情況取其小值：即①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的翼緣寬度；③墻肢總高度的1/10；④剪力墻厚度加兩側翼墻厚度各6 倍的長度。 </p><p>　　1.5 為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工，使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力，規(guī)范要求一、二級抗震墻時墻的厚度應≥160mm，底部加強區(qū)宜≥200mm，三、四級抗震等級時應≥14

8、0mm，豎向鋼筋應盡量配置于約束邊緣。 </p><p>　　以上所述的剪力墻設計中的概念問題可能絕大部分設計人員都懂，但實際應用到工程設計中，施工圖紙表達出來的東西有時則存在很大差別，追究原因，許多是與具體的構造處理有關，因此造成墻的截面和配筋差別大不合理。 </p><p>　　2 剪力墻的邊緣構造 </p><p>　　2.1 結構試驗表明矩形截面剪力墻的延性

9、比工字形或槽形截面剪力墻差；計算分析表明增加墻肢截面兩端的翼緣能顯著提高墻的延性；因此在矩形墻兩端設約束邊緣構件不但能較顯著地提高墻體的延性，還能防止剪力墻發(fā)生水平剪切滑動提高抗剪能力。從89 規(guī)范開始在剪力墻中提出了暗柱、端柱、翼墻（柱）、轉(zhuǎn)角墻（柱），也就是目前規(guī)范中的約束邊緣構件或構造邊緣構件的抗震措施。 </p><p>　　2.2 對規(guī)范的不同理解往往產(chǎn)生了五花八門的設計。有人將每一軸線的墻理解為一片墻

10、僅在端墻設暗柱，有人將凡是拐角或洞口邊都設暗柱，而即使是公開發(fā)表出版的權威參考書或設計手冊對暗柱（翼墻柱）的截面取值也出現(xiàn)了以下三種不同尺寸，因此造成配筋的差別很大，甚至相同的資料由于出版的時間不同，對規(guī)范的理解也有所不同。 </p><p>　　2.3 從2002 年開始實施的建筑結構規(guī)范，根據(jù)結構類型及受力狀況，對剪力墻兩端及洞口兩側的加強邊緣，按墻肢在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比的界線及加強部位要求分為約

11、束邊緣構件和構造邊緣構件兩類。 </p><p>　　“抗規(guī)”GB50011-2001 規(guī)定抗震墻結構、部分框支抗震墻中落地剪力墻當一、二級抗震時底部加強部位及相鄰的上一層均應按要求設置約束邊緣構件；但對于一般抗震墻結構（除部分框支墻外）當滿足墻肢軸壓比限值界線值時可按規(guī)定設置構造邊緣構件?！翱挂?guī)”未明確框架- 剪力墻結構中的剪力墻需設置約束邊緣構件時抗震墻的抗震等級和軸壓比界限值；但根據(jù)混凝土規(guī)范11.7.14

12、 條筆者理解框架- 剪力墻不受一、二抗震等級限制，凡底部加強區(qū)及其上一層當不滿足軸壓比限界時則均應設約束邊緣構件。綜合分析“抗規(guī)”、“砼規(guī)”和“高規(guī)”設計約束邊緣構件時，框剪結構、框支結構、框筒結構的要求應嚴于一般剪力墻結構，因此規(guī)范要求的條件也就多了一些，設計中應引起注意。由于各規(guī)范標準的的編寫出版、發(fā)布、實施的時間不同，加上編寫人認識上的差別，各規(guī)范在一些條文內(nèi)容上還存在不協(xié)調(diào)和不一致的地方。在此必須指出設計中不但要復核短墻肢軸壓比

13、，也要復核長墻肢的軸壓比：抗震墻結構中，當層數(shù)在15 層以內(nèi)時其墻肢軸壓比一般都小于0.2，所以一般除9 度地震區(qū)外，都可以不設約束邊緣構件（高層底部加強區(qū)除外），只需設計構造邊緣構件，不少設計都忽</p><p>　　3 剪力墻連梁的設計 </p><p>　　3.1 關于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)

14、裂縫，剛度減弱，內(nèi)力重分布。因此在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》第417 條規(guī)定“: 在內(nèi)力與位移計算中,所有構件均可采用彈性剛度,在框架—剪力墻結構中，連梁的剛度可予以折減,折減系數(shù)不應小于0.55?！币话阍趯嶋H設計中我們在0.55—1 之間取值，以符合截面設計的要求。 </p><p>　　3.2 加連梁跨度減少高度。在連梁設計中,剛度折減后,仍可

15、能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況, 這時可以增加洞口的寬度,以減少連梁剛度。減少了結構的整體剛度,也就減少了地震作用的影響,使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限,則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來解決。調(diào)整的幅度不宜大于20%,且連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求。 </p><p>　　3.3 增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度,其結果一方面由于結構整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增

16、加，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后，地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。 </p><p>　　3.4 提高混凝土等級?；炷恋燃壧岣吆?，結構的地震作用影響增加的比例遠小于混凝土受剪承載力提高的比例，有可能使連梁的受剪承載力不超限。 </p><p>　　3.5 地震區(qū)高層建筑的剪力墻

17、連梁,在進行了上述調(diào)整后，仍有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應的縱向鋼筋。此時，如果不能保證連梁在大震時的延性要求，應重新計算整個結構，必要時調(diào)整結構布置，使連梁的承載力符合要求。 </p><p>　　上述各種措施中，在能滿足整體剛度的情況下，可先采用剛度折減，如仍超限可采用其余各種措施。 </p><p>　　3 剪力墻混

18、凝土裂縫控制措施 </p><p>　　對于澆筑混凝土的工作來說，裂縫的控制是一個比較麻煩的問題，施工過程中首先要考慮干縮裂縫，另外要控制混凝土的溫度裂縫，混凝土表面的溫度和大氣的溫度之間要滿足一系列規(guī)定的要求的，所以依靠模板的保溫使轉(zhuǎn)換梁不出現(xiàn)溫度裂縫。對于干縮裂縫的控制我們應該采取從原材料到施工再到養(yǎng)護等一系列的措施進行解決的。通常我們可以采取一下幾點措施： </p><p>　　(1

19、)在混凝土內(nèi)摻和水泥的UEAH 膨脹劑，這樣可以補償混凝土凝結時的收縮。 </p><p>　　(2)為了避免溫度裂縫出現(xiàn)，可以在混凝土中加如適量的減水劑，降低水化熱。 </p><p>　　(3)在施工中應該在滿足泵送的基礎上盡量用小值，對混凝土坍落度進行現(xiàn)場的實測。 </p><p>　　(4)加強養(yǎng)護措施方面，混凝土澆筑后，在表面鋪上一定數(shù)量的麻袋，使其保持濕

20、潤。對于大梁的側模也應該注意保水的工作，在大梁的澆筑完成后的3d之中是不允許拆側模的，在混凝土的表面保持濕潤。且保證混凝土在養(yǎng)護期的14d中處于濕潤的狀態(tài)。 </p><p><b>　　4 結語 </b></p><p>　　正確地運用結構受力的基本概念要求進行方案布置，在重視定性分析判斷的前提下選用合適的設計軟件及構建與之相適應的模型進行結構計算，才是正確的設計方