论文部分内容阅读
摘 要：本文针对目前应用广泛的剪力墙结构，分析规范对剪力墙的具体要求，结合规范与工程实际，总结了自己的设计体会和一些在设计中需要注意的问题。
关键词：剪力墙；连梁；轴压比；弯曲变形；底部加强部位；边缘构件
剪力墙广泛用于高层钢筋混凝土结构房屋，规范规定的钢筋混凝土结构房屋中，除框架结构外，其余几种结构体系均与剪力墙有关，所以有必要对剪力墙结构作一下重点研究。
在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构的位移限值，在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可以设计成延性抗震墙；大震时通过连梁和墙肢塑性铰范围内的塑性变形，消耗地震能量，在与其它结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其它结构的抗震要求，在设防较高的地区（8度地区及以上地区）优点更为突出。
剪力墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪弱弯的原则；即连梁的屈服先于墙肢，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。剪力墙结构设计及抗震构造方面主要包括以下几点：（1）底部加强部位的高度；（2）墙肢的组合弯矩设计值、组合剪力设计值和连梁截面设计；（3）剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率；（4）剪力墙墙肢轴压比限值；（5）边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，两种边缘构件的设置范围、配筋率、底部加强部位、构造等不同。
剪力墙设计时还应注意如下要求：
1 剪力墙结构设计的剪力墙布置要求
除遵循“均匀、对称、周边、连续”外，还须注意：（1）将长墙分成若干墙段：若内纵墙很长，且连梁跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度，规范规定将长墙均匀分成若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8m，连梁跨高比小于5。其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震作用下可先屈服破坏，释放地震能量，使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主；（2）避免墙肢刚度相差悬殊：剪力墙结构门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁；宜避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口设置；抗震设计时，一、二、三级剪力墙的底部加强部位不宜采用上下洞口不对齐的错洞墙，全高均不宜采用洞口局部重叠的叠合错洞墙。
2 框架-剪力墙结构设计的剪力墙布置要求
剪力墙的结构布置以满足地震倾覆力矩的比值、刚度、层间位移限值为宜，位置相对灵活，尚应符合规范相关的具体规定：（1）剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；（2）平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；（3）纵、横剪力墙宜组成L形、T形和[形等形式；（4）单片剪力墙底部承担的水平剪力不应超过结构底部总水平剪力的30%；（5）剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐；（6）楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置；）7）抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近；（8）对于长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中，纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端，以避免温度应力对剪力墙的不利影响。
3 框架-核心筒结构设计核心筒宜贯通建筑物全高
核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。核心筒墙体设计尚应符合规范的规定：（1）墙肢宜均匀、对称布置；（2）筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内壁至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙截面厚度的较大值；（3）筒体墙应验算墙体稳定，且外墙厚度不应小于200mm，内墙厚度不应小于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙；（4）筒体墙的水平、竖向配筋不应少于两排；（5）底部加强部位主要墙体的水平和竖向分布钢筋的配筋率均不宜小于0.30%；（6）底部加强部位角部墙体约束边缘构件沿墙肢的长度宜取墙肢截面高度的1/4，约束边缘构件范围内应主要采用箍筋。
4 剪力墙厚度应符合规范的规定
（1）底部加强部位的墙厚，一、二级不应小于200mm且不宜小于层高或无支长度的1/16，三、四级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20；无端柱或翼墙时，一、二级不应小于220mm且不宜小于层高或无支长度的1/12，三、四级不应小于180mm且不宜小于层高或无支长度的1/16；2）其它部位剪力墙的墙厚，一、二级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20，三、四级不应小于140mm且不宜小于层高或无支长度的1/25；无端柱或翼墙时，一、二级不应小于180mm且不宜小于层高或无支长度的1/16，三、四级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20；3）非抗震设计时不应小于160mm；4）剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减少，但不宜小于160mm。
5 剪力墙结构连梁应符合规范的规定
（1）跨高比不大于1.5的连梁，非抗震设计时，其纵向钢筋的最小配筋率可取为0.2%；抗震设计时，其纵向钢筋的最小配筋率宜取0.25%；跨高比大于1.5的连梁，其纵向钢筋的最小配筋率可按框架梁的要求采用；（2）顶层连梁纵向水平钢筋伸入墙肢的长度范围内应配置箍筋，箍筋间距不宜大于150mm，直径应与该连梁的箍筋直径相同；（3）连梁高度范围内的墙肢水平分布钢筋应在连梁内拉通作为连梁的腰筋。连梁截面高度大于700mm时，其两侧腰筋的直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，跨高比不大于2.5的连梁，其两侧腰筋的总面积配筋率不应小于0.3%。
6 剪力墙水平分布钢筋起抗剪作用
为了防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性的剪拉破坏，同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝的作用。结构设计时，房屋顶层剪力墙、长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间纵向剪力墙以及端山墙的分布钢筋的配筋率应适当增加，以避免温度应力对剪力墙的不利影响。剪力墙竖向分布钢筋主要起抗弯作用，在一些小高层剪力墙中PKPM电算结果多为构造配筋，但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了边缘构件的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋，墙肢的竖向配筋原则应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距小于300mm，同时也应该注意防止竖向钢筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010.北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.北京：中国建筑工业出版社，2011.
关键词：剪力墙；连梁；轴压比；弯曲变形；底部加强部位；边缘构件
剪力墙广泛用于高层钢筋混凝土结构房屋，规范规定的钢筋混凝土结构房屋中，除框架结构外，其余几种结构体系均与剪力墙有关，所以有必要对剪力墙结构作一下重点研究。
在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构的位移限值，在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可以设计成延性抗震墙；大震时通过连梁和墙肢塑性铰范围内的塑性变形，消耗地震能量，在与其它结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其它结构的抗震要求，在设防较高的地区（8度地区及以上地区）优点更为突出。
剪力墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪弱弯的原则；即连梁的屈服先于墙肢，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。剪力墙结构设计及抗震构造方面主要包括以下几点：（1）底部加强部位的高度；（2）墙肢的组合弯矩设计值、组合剪力设计值和连梁截面设计；（3）剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率；（4）剪力墙墙肢轴压比限值；（5）边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，两种边缘构件的设置范围、配筋率、底部加强部位、构造等不同。
剪力墙设计时还应注意如下要求：
1 剪力墙结构设计的剪力墙布置要求
除遵循“均匀、对称、周边、连续”外，还须注意：（1）将长墙分成若干墙段：若内纵墙很长，且连梁跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度，规范规定将长墙均匀分成若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8m，连梁跨高比小于5。其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震作用下可先屈服破坏，释放地震能量，使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主；（2）避免墙肢刚度相差悬殊：剪力墙结构门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁；宜避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口设置；抗震设计时，一、二、三级剪力墙的底部加强部位不宜采用上下洞口不对齐的错洞墙，全高均不宜采用洞口局部重叠的叠合错洞墙。
2 框架-剪力墙结构设计的剪力墙布置要求
剪力墙的结构布置以满足地震倾覆力矩的比值、刚度、层间位移限值为宜，位置相对灵活，尚应符合规范相关的具体规定：（1）剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；（2）平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；（3）纵、横剪力墙宜组成L形、T形和[形等形式；（4）单片剪力墙底部承担的水平剪力不应超过结构底部总水平剪力的30%；（5）剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐；（6）楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置；）7）抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近；（8）对于长矩形平面或平面有一部分较长的建筑中，纵向剪力墙不宜集中布置在房屋的两尽端，以避免温度应力对剪力墙的不利影响。
3 框架-核心筒结构设计核心筒宜贯通建筑物全高
核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。核心筒墙体设计尚应符合规范的规定：（1）墙肢宜均匀、对称布置；（2）筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内壁至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙截面厚度的较大值；（3）筒体墙应验算墙体稳定，且外墙厚度不应小于200mm，内墙厚度不应小于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙；（4）筒体墙的水平、竖向配筋不应少于两排；（5）底部加强部位主要墙体的水平和竖向分布钢筋的配筋率均不宜小于0.30%；（6）底部加强部位角部墙体约束边缘构件沿墙肢的长度宜取墙肢截面高度的1/4，约束边缘构件范围内应主要采用箍筋。
4 剪力墙厚度应符合规范的规定
（1）底部加强部位的墙厚，一、二级不应小于200mm且不宜小于层高或无支长度的1/16，三、四级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20；无端柱或翼墙时，一、二级不应小于220mm且不宜小于层高或无支长度的1/12，三、四级不应小于180mm且不宜小于层高或无支长度的1/16；2）其它部位剪力墙的墙厚，一、二级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20，三、四级不应小于140mm且不宜小于层高或无支长度的1/25；无端柱或翼墙时，一、二级不应小于180mm且不宜小于层高或无支长度的1/16，三、四级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20；3）非抗震设计时不应小于160mm；4）剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减少，但不宜小于160mm。
5 剪力墙结构连梁应符合规范的规定
（1）跨高比不大于1.5的连梁，非抗震设计时，其纵向钢筋的最小配筋率可取为0.2%；抗震设计时，其纵向钢筋的最小配筋率宜取0.25%；跨高比大于1.5的连梁，其纵向钢筋的最小配筋率可按框架梁的要求采用；（2）顶层连梁纵向水平钢筋伸入墙肢的长度范围内应配置箍筋，箍筋间距不宜大于150mm，直径应与该连梁的箍筋直径相同；（3）连梁高度范围内的墙肢水平分布钢筋应在连梁内拉通作为连梁的腰筋。连梁截面高度大于700mm时，其两侧腰筋的直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，跨高比不大于2.5的连梁，其两侧腰筋的总面积配筋率不应小于0.3%。
6 剪力墙水平分布钢筋起抗剪作用
为了防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性的剪拉破坏，同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝的作用。结构设计时，房屋顶层剪力墙、长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间纵向剪力墙以及端山墙的分布钢筋的配筋率应适当增加，以避免温度应力对剪力墙的不利影响。剪力墙竖向分布钢筋主要起抗弯作用，在一些小高层剪力墙中PKPM电算结果多为构造配筋，但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了边缘构件的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋，墙肢的竖向配筋原则应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距小于300mm，同时也应该注意防止竖向钢筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010.北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.北京：中国建筑工业出版社，2011.