建筑剪力墻結構設計分析

邢孝政

摘要：我國經濟的發展，城鄉居民生活水平不斷提高，住房需求急驟增大，建設用地日益緊張，全國各個大中城市相繼出現高層住宅大發展的局面，對高層住宅結構設計的進一步深入探討和研究，有著重要的現實意義。剪力墻是一種有效的抗側向力結構單元，可以組成完全由剪力墻抵抗側向力的結構，也可以和框架共同組成抵抗側向力的框一剪結構，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，剪力墻結構作為高層建筑中的主要結構形式，被廣泛運用于現代高層建筑領域。

關鍵詞：建筑；剪力墻；結構設計；分析

一、剪力墻設計中的基本概念

剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板.受力形態接近于柱，而與柱的區別主要是其長度與厚度的比值，當比值≤4時，可按柱設計，當墻肢長與肢寬之比略>4或略<4時可視為異形柱，按雙向受壓構件設計。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、剪力的復合狀態下工作。在地震作用或風載下剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復循環下的延性、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。

二、剪力墻的分類

剪力墻根據墻肢的高厚比分為一般剪力墻和短肢剪力墻?！慵袅κ侵笁χ孛娓叨群秃穸戎却笥?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。當剪力墻的墻肢截面高度hw與厚度bw之比不大于3時，應按柱的要求進行設計，底部加強部位縱向鋼筋的配筋率不應小于1.2%，其他部位不應小于1.0%，箍筋應沿全高加密。剪力墻墻肢長度（即墻肢截面高度）—般不宜大于8m。

三、剪力墻布置應注意的問題

1.選擇有利的建筑形式

住宅剪力墻結構布置時，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剛度的“L”“T”等平面形式，而是應盡可能采用“一”字形，以弱化每一單片剪力墻的剛度，實現剪力墻均勻分散、多道設防的目的。另外，還應控制剪力墻的最大間距，而縱向抗震墻應在外縱軸布置開窗洞的抗震墻或剪力墻，以增強橫向抗傾覆的能力，避免邊柱產生過大的壓力和拉力。

2.結構豎向布置

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

3.剪力墻邊緣構件的設置

根據（JGJ3—2002）《高層建筑混凝土結構技術規程》中規定，當一、二級抗震等級底部加強部位軸壓比小于限值時，需要設置約束邊緣構件，其長度及箍筋配置量都需要進行計算，并從加強部位頂部向上延伸一層。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規范要求的最小配筋率，建議加強區配筋率取0.7%，一般部位配筋率取0.5%；而根據《高層建筑混凝土結構技術規程》規定，對于短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于取1.0%。

4.連梁的設計及配筋

由于高層建筑中聯肢剪力墻在風荷載、地震作用下被破壞時的形態與剪力墻的連梁有很大關系，因此，在設計中為減少剪力墻受破壞，應注重連梁的設計。即在設計中，應降低連梁的彎矩，從而降低連梁的抗彎承載力，使連梁早出現塑性鉸，降低連梁中的平均剪應力，改善其延性；設計時，應使連梁的剪力設計值大于或等于連梁的抗彎極限狀態相應的剪力；相應增大連梁的跨高比，從而可相應降低連梁的剛度，使連梁的承載力有可能不超限；對于窗洞樓面至窗臺部分可用輕質材料砌筑；對于窗臺有飄窗時，可再增加1根梁，2根梁之間用輕質材料填充。連梁配筋應對稱配置，腰筋同墻體水平筋預應力筋有腐蝕作用的外加劑。

四、剪力墻結構設計分析

1.剪力墻中大墻肢處理

剪力墻的結構必須具備延展性，對于呈細高狀的剪力墻（高寬比大于2）很容易被設計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立墻段。除此以外，在墻段長度較小時其受彎產生的裂縫寬度較小，可以充分發揮墻體配筋的支撐作用。而對于剪力墻結構中，存在較少的長度大于8m的大墻肢，在理論計算中樓層的剪力大部分由這些大墻肢來承受。在發生地震特別是超烈度等強烈震動時，最容易受到破壞的便是這些大墻肢。

2.剪力墻連梁超筋的處理

剪力墻結構設計中連梁超筋是一種常見現象。連梁的超筋。實質是剪力不滿足剪壓比要求。連粱易超筋的部位，一般剪力墻結構中，在總高度的l/3左右的樓層；平面中當墻段較長時，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，在墻肢處連粱易超筋。剪力墻連梁對剪切變形十分敏感，當剪力墻連梁不滿足連梁的尺寸要求時，《高規》7225條給出了如下處理方法：①減小連梁的截面高度。②抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性調幅。③當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作。

3.配筋設計

墻體的配筋率，目前規定在一、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小于0.25%；部分框支剪力墻底部加強部位的配筋率不應小于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構中應該是合理的，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后發生脆性剪切破壞，同時起抵抗溫度應力防止砼出現裂縫，設計中當建筑物較高較長或框剪結構時配筋宜適當增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當增加。但對于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當減小值得探討。

五、結束語

總之，剪力墻結構因其抗側剛度大，能有效地減少側移，且具有較好的抗震性能，因而被廣泛應用于住宅樓中。所以要注意結構設計中的問題，加大新技術的研究，這樣建筑的結構設計就會更加安全、實用、可靠、經濟。

參考文獻：

[1]建筑抗震設計規范規范.GB5001I--2001.

[2]高層建筑混凝土結構技術規程.JGJ3—2002.