談建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　談建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：剪力墻按結(jié)構(gòu)材料可以分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、型鋼混凝土剪力墻和配筋砌塊剪力墻。其中以鋼筋混凝土剪力墻最為常用：在框架結(jié)構(gòu)中，承重的主要是梁柱，在另外一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，用鋼筋混凝土墻來(lái)承受水平和豎向荷載的結(jié)構(gòu)就是剪力墻結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)的建筑能夠穩(wěn)定承載各種水平力(風(fēng)力、地震作用等)和豎向力(重力)，因此，被廣泛應(yīng)用于高層建筑。闡述了剪

2、力墻及其特點(diǎn)及高層剪力墻的布置原則，探討了高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土墻；布置；構(gòu)造；配筋 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)既可以保證結(jié)構(gòu)安全可靠性，又可以使室內(nèi)空間

3、合理、墻面平整，所以高層建筑結(jié)構(gòu)中越來(lái)越多地采用剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻的受力、變形特征，類(lèi)似于框剪結(jié)構(gòu)，但比框剪結(jié)構(gòu)的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也比框剪結(jié)構(gòu)小，則傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。 </p><p><b>　　1 剪力墻概述 </b></p><p>　　根據(jù)剪力墻上的洞口大小和開(kāi)口方式，剪力墻可以分為：框支剪力墻、連肢墻、整體墻

4、和開(kāi)口整體墻(小開(kāi)口或者不規(guī)則洞口)。剪力墻作為房屋建筑的一個(gè)構(gòu)成部分，一方是分割和圍護(hù)作用，所以墻體結(jié)構(gòu)布置必須滿(mǎn)足建筑平面功能和結(jié)構(gòu)上的布局要求。結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度比較大，然而剪力墻的功能特性決定了剪力墻間距的局限性，不滿(mǎn)足大空間大跨度建筑，所以靈活性較差，但是這種建筑的樓板一般是平板而不設(shè)置梁柱，所以在層高上具有優(yōu)勢(shì)，較適合于住宅建筑。 </p><p>　　2 剪力墻結(jié)構(gòu)布置要素 </p>

5、<p>　　2.1 剪力墻維持側(cè)向壓力程度和雙向布置 </p><p>　　高層建筑要求空間較靈活開(kāi)敞，自由度比較大，這個(gè)時(shí)候雙向布置剪力墻就能產(chǎn)生較佳的結(jié)構(gòu)使用空間，所以剪力墻大多使用在高層建筑而不是中高層建筑之中。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要求抗震性能時(shí)，盡量不要使剪力墻形成單向布置格局，雙向布置時(shí)要求雙向抗側(cè)剛度一樣或者接近，以保持周期要求，避免因應(yīng)力分布不均而發(fā)生危險(xiǎn)。 </p><p>

6、;　　另一方面，剪力墻的承載能力及其抗側(cè)向壓力性能較佳，為完全發(fā)揮出剪力墻自身的抗側(cè)壓能力，減輕結(jié)構(gòu)上的荷載，使剪力墻的結(jié)構(gòu)可利用空間最大化，墻務(wù)必不能布置太過(guò)密集，保持結(jié)構(gòu)的最佳抗側(cè)向壓力性能。 </p><p>　　在高層建筑中，由于必須具有較佳工作活動(dòng)空間，所以剪力墻結(jié)構(gòu)可以雙向布置來(lái)滿(mǎn)足要求，在抗震結(jié)構(gòu)中，單向布置更是不利。在雙向布置的時(shí)候，雙向抗側(cè)剛度應(yīng)當(dāng)接近；剪力墻布置不宜過(guò)密，一方面可以減輕結(jié)構(gòu)重量

7、，也可增大剪力墻的利用空間，并且剪力墻的抗側(cè)剛度通常較大，所以不必?fù)?dān)心墻體布置過(guò)于稀疏而出現(xiàn)問(wèn)題。 </p><p>　　2.2 保證豎向布置連續(xù) </p><p>　　剪力墻的抗側(cè)剛度很大程度上取決于墻體的布置。如果墻體布置從下往上不是連續(xù)布置，而是斷續(xù)，就極易容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剛度突變，所以即使可以改變墻體厚度，或者減少墻體，但是不允許豎向布置不連續(xù)。 </p><p&g

8、t;　　2.3 控制墻體寬度 </p><p>　　剪力墻為了不產(chǎn)生脆性損傷，可以設(shè)計(jì)成受彎曲破壞的延性墻體，在抗震地區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尤為需要，并且墻體設(shè)計(jì)時(shí)高寬比應(yīng)≥3。墻體的長(zhǎng)度若是比較長(zhǎng)，通常為了滿(mǎn)足3 的要求，可以將墻體分割成長(zhǎng)度較小的獨(dú)立墻體，每一獨(dú)立墻體充當(dāng)連肢墻的角色，這個(gè)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)可設(shè)適當(dāng)?shù)亩纯趤?lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　2.4 剪力墻洞口要點(diǎn) </p>

9、<p>　　剪力墻的洞口會(huì)成為影響剪力墻力學(xué)性能的要素之一，所以在墻體洞口設(shè)計(jì)方面應(yīng)當(dāng)注意以下要點(diǎn)：在剪力墻洞口布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足規(guī)律開(kāi)洞、規(guī)范開(kāi)洞的要求，墻肢和連梁個(gè)性明顯，以便于應(yīng)力分布，使布置結(jié)果安全規(guī)范，同時(shí)禁止在墻肢剛度差別較大處布置；錯(cuò)洞剪力墻使不規(guī)則開(kāi)洞的剪力墻應(yīng)力無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，構(gòu)造比較復(fù)雜，是剪力墻的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。 </p><p>　　2.5 剪力墻加固 </p>

10、;<p>　　(1)樓電梯間、頂層的剪力墻等不適合加固，以便于對(duì)塑性鉸部位可以有更明確的措施；而在抗震結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)塑性鉸的部位應(yīng)做加固設(shè)計(jì)； </p><p>　　(2)如若剪力墻塑性鉸，應(yīng)使剪力墻具有足夠的延性，剪力墻塑性鉸的出現(xiàn)都有自己的范圍，在此范圍之類(lèi)應(yīng)當(dāng)做加固設(shè)計(jì)，提高其抗剪切能力； </p><p>　　(3)在剪力墻設(shè)計(jì)中加固部位應(yīng)當(dāng)適當(dāng)擴(kuò)大，在剪力墻大于150

11、m 高度的設(shè)計(jì)中，剪力墻底部加固可取總墻肢高度10%來(lái)計(jì)。 </p><p>　　3 剪力墻邊緣構(gòu)造相關(guān)要點(diǎn) </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中根據(jù)剪力墻受力情況和結(jié)構(gòu)特性，對(duì)剪力墻兩端及洞口兩側(cè)的加強(qiáng)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(qiáng)部位條件分為構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件。在約束邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)中，框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)比普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。

12、 </p><p>　　在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定在剪力墻抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，若為一二級(jí)抗震要求，剪力墻落地下面的加固部分必須按要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；但對(duì)于抗震性能要求不高的墻體，當(dāng)滿(mǎn)足需要的界線值時(shí)可按一般規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)，無(wú)特殊要求。 </p><p>　　《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》未明確框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻需設(shè)置約束邊緣構(gòu)件時(shí)抗震墻的抗震等級(jí)和軸壓比界限值。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，工字形或槽形截面剪力

13、墻的延性要比矩形截面剪力墻的延性好；在矩形墻體的兩端設(shè)置約束邊緣構(gòu)件能有效地約束墻體，有效避免剪力墻體發(fā)生水平剪切滑動(dòng)。 </p><p>　　4 剪力墻厚度及配筋等相關(guān)要點(diǎn) </p><p><b>　　4.1 縱筋設(shè)置 </b></p><p>　　(1)連梁縱筋的相關(guān)規(guī)范并沒(méi)有被明文規(guī)定，在這種情況下根據(jù)同一級(jí)框架梁來(lái)設(shè)計(jì)，但縱筋在保證受

14、彎承載力的前提下，應(yīng)該盡量減少，從而在抗震性能上更具優(yōu)勢(shì)。 </p><p>　　(2)洞口上、下兩邊的連梁內(nèi)縱筋面積不宜小于被洞口截?cái)嗟乃椒植冀蠲娣e的一半，且≥2 根，≥φ12 mm。 </p><p><b>　　4.2 箍筋設(shè)置 </b></p><p>　　(1)在剪力墻抗震設(shè)計(jì)中，連梁箍筋設(shè)計(jì)可以根據(jù)框架梁端加密區(qū)箍筋的構(gòu)造要求設(shè)計(jì)

15、。 </p><p>　　(2)洞口連梁全長(zhǎng)配箍：間距≤0.15 m，直徑≥0.006 m。 </p><p><b>　　4.3 腰筋設(shè)置 </b></p><p>　　(1)連梁范疇中，連梁的腰筋拉通連續(xù)配置應(yīng)根據(jù)墻體的水平分布筋設(shè)計(jì)。 </p><p>　　(2)連梁截面高度大于0.7 m 時(shí)，兩側(cè)腰筋的直徑大于或

16、者等于0.01 m，間距小于或者等于0.2 m。 </p><p>　　(3)連梁跨高≤2.5 時(shí)，兩側(cè)腰筋的面積配筋率應(yīng)≥0.003。 </p><p>　　(4)腰筋置于連梁箍筋的外側(cè)。一、二級(jí)抗震，且連梁跨高比≤2、墻厚≥0.2m時(shí)，連梁內(nèi)除普通箍筋外，宜另設(shè)斜向交叉構(gòu)造鋼筋，其直徑不小于0.012m，斜筋應(yīng)按受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度要求錨入墻內(nèi)。 </p><p>

17、;　　豎向和水平分布鋼筋：一般剪力墻的最小配筋率可按抗震級(jí)別來(lái)設(shè)計(jì)。當(dāng)為一、二、三級(jí)抗震時(shí)為0.0025 ；四級(jí)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.0020，間距≤0.3m；直徑≥0.008m，但不應(yīng)大于墻肢厚度的0.1倍。對(duì)于一些特殊部位的剪力墻，其分布鋼筋應(yīng)加強(qiáng)，最小配筋率不應(yīng)小于0.25%，間距不應(yīng)大于0.2m。 </p><p>　　房屋頂層剪力墻長(zhǎng)矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、縱向剪力墻等收縮應(yīng)力不小的結(jié)構(gòu)位置，

18、剪力墻水平和豎向分布鋼筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。水平分布鋼筋搭接：搭接接頭間距：上、下相鄰水平分布筋搭接接頭之間的垂直凈距0.5 m，同排水平分布筋搭接接頭之間的水平凈距0.5 m?？稍谕桓叨却罱印?</p><p>　　5 剪力墻設(shè)計(jì)中對(duì)剪力墻裂縫的防治措施 </p><p>　　(1)設(shè)計(jì)混凝土的組合比率。例如適當(dāng)降低水泥用量，采購(gòu)高標(biāo)準(zhǔn)水泥；盡可能選擇低水化熱的水泥；對(duì)于添加劑等應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎進(jìn)行。

19、 </p><p>　　(2)拆模、養(yǎng)護(hù)。適當(dāng)延長(zhǎng)剪力墻混凝土的拆模時(shí)間，超?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)保留模板，讓模板預(yù)留縫隙以作澆水養(yǎng)護(hù)之用，有利于混凝土環(huán)境的改變。由于混凝土自身水熱化較迅速，所以在施工過(guò)程中應(yīng)指派專(zhuān)人進(jìn)行混凝土的防護(hù)管理和運(yùn)輸。施工中當(dāng)混凝土密實(shí)后，及時(shí)覆膜護(hù)理，定期灑水，人為地加長(zhǎng)護(hù)理周期，有利于保持內(nèi)外部溫度的平衡和后期護(hù)理及養(yǎng)護(hù)。 </p><p>　　(3)在混凝土中摻加收縮

20、劑，可有效增加混凝土的收縮應(yīng)力。 </p><p>　　(4)分隔一個(gè)完整的剪力墻。為了減少混凝土因?yàn)樽冃味鴮?dǎo)致的壓力，可將一整片剪力墻分割成幾個(gè)獨(dú)立的剪力墻，這樣可以舒緩設(shè)計(jì)帶來(lái)的不便，但是必須保證有專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師進(jìn)行分割處理，切勿擅自進(jìn)行導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生。 </p><p>　　(5)最后澆筑留縫位置。即先澆注后澆帶兩側(cè)混凝土，在一定時(shí)期之后混凝土自身的性質(zhì)趨于穩(wěn)定狀態(tài)再澆筑留縫部位，從

21、而避免因收縮應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。 </p><p>　　(6)為了使不利于使用的裂縫最大化減小，可設(shè)計(jì)合適的暗梁來(lái)增加剪力墻的工作性能。 </p><p>　　(7)把剪力墻的水平方向鋼筋放在豎向鋼筋的外部，有利于降低混凝土的外部圍護(hù)層的厚度，使剪力墻表面層上的混凝土更加具有韌性。 </p><p>　　(8)對(duì)于裂縫的維修與治理。當(dāng)裂縫不能自我愈合，必定會(huì)給整個(gè)結(jié)構(gòu)部