谈建筑的剪力墙结构设计.doc

1、谈建筑的剪力墙结构设计摘要：剪力墙按结构材料可以分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙、型钢混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。其中以钢筋混凝土剪力墙最为常用：在框架结构中，承重的主要是梁柱，在另外一种结构设计中，用钢筋混凝土墙来承受水平和竖向荷载的结构就是剪力墙结构。由于这种结构的建筑能够稳定承载各种水平力(风力、地震作用等)和竖向力(重力)，因此，被广泛应用于高层建筑。阐述了剪力墙及其特点及高层剪力墙的布置原则，探讨了高层建筑的剪力墙结构设计。 关键词：钢筋混凝土墙；布置；构造；配筋 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 引言 剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理、墙面

2、平整，所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构，剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。 1 剪力墙概述 根据剪力墙上的洞口大小和开口方式，剪力墙可以分为：框支剪力墙、连肢墙、整体墙和开口整体墙(小开口或者不规则洞口)。剪力墙作为房屋建筑的一个构成部分，一方是分割和围护作用，所以墙体结构布置必须满足建筑平面功能和结构上的布局要求。结构优点是侧向刚度比较大，然而剪力墙的功能特性决定了剪力墙间距的局限性，不满足大空间大跨度建筑，所以灵活性较差，但是这种建筑的楼板一般是平板而不设置梁

3、柱，所以在层高上具有优势，较适合于住宅建筑。 2 剪力墙结构布置要素 2.1 剪力墙维持侧向压力程度和双向布置 高层建筑要求空间较灵活开敞，自由度比较大，这个时候双向布置剪力墙就能产生较佳的结构使用空间，所以剪力墙大多使用在高层建筑而不是中高层建筑之中。结构设计中要求抗震性能时，尽量不要使剪力墙形成单向布置格局，双向布置时要求双向抗侧刚度一样或者接近，以保持周期要求，避免因应力分布不均而发生危险。 另一方面，剪力墙的承载能力及其抗侧向压力性能较佳，为完全发挥出剪力墙自身的抗侧压能力，减轻结构上的荷载，使剪力墙的结构可利用空间最大化，墙务必不能布置太过密集，保持结构的最佳抗侧向压力性能。 在高层

4、建筑中，由于必须具有较佳工作活动空间，所以剪力墙结构可以双向布置来满足要求，在抗震结构中，单向布置更是不利。在双向布置的时候，双向抗侧刚度应当接近；剪力墙布置不宜过密，一方面可以减轻结构重量，也可增大剪力墙的利用空间，并且剪力墙的抗侧刚度通常较大，所以不必担心墙体布置过于稀疏而出现问题。 2.2 保证竖向布置连续 剪力墙的抗侧刚度很大程度上取决于墙体的布置。如果墙体布置从下往上不是连续布置，而是断续，就极易容易产生结构刚度突变，所以即使可以改变墙体厚度，或者减少墙体，但是不允许竖向布置不连续。 2.3 控制墙体宽度 剪力墙为了不产生脆性损伤，可以设计成受弯曲破坏的延性墙体，在抗震地区的结构设计

5、中尤为需要，并且墙体设计时高宽比应3。墙体的长度若是比较长，通常为了满足 3 的要求，可以将墙体分割成长度较小的独立墙体，每一独立墙体充当连肢墙的角色，这个结构可以通过可设适当的洞口来实现。 2.4 剪力墙洞口要点 剪力墙的洞口会成为影响剪力墙力学性能的要素之一，所以在墙体洞口设计方面应当注意以下要点：在剪力墙洞口布置时，应当满足规律开洞、规范开洞的要求，墙肢和连梁个性明显，以便于应力分布，使布置结果安全规范，同时禁止在墙肢刚度差别较大处布置；错洞剪力墙使不规则开洞的剪力墙应力无法准确计算，构造比较复杂，是剪力墙的薄弱环节，设计时应尽量避免。 2.5 剪力墙加固 (1)楼电梯间、顶层的剪力墙等

6、不适合加固，以便于对塑性铰部位可以有更明确的措施；而在抗震结构中出现塑性铰的部位应做加固设计； (2)如若剪力墙塑性铰，应使剪力墙具有足够的延性，剪力墙塑性铰的出现都有自己的范围，在此范围之类应当做加固设计，提高其抗剪切能力； (3)在剪力墙设计中加固部位应当适当扩大，在剪力墙大于 150 m 高度的设计中，剪力墙底部加固可取总墙肢高度 10%来计。 3 剪力墙边缘构造相关要点 建筑结构规范中根据剪力墙受力情况和结构特性，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘，按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位条件分为构造边缘构件和约束边缘构件。在约束边缘构件设计中，框剪结构、框筒结构和框剪结构

7、设计应当比普通剪力墙结构设计更为严谨规范。 在建筑抗震设计规范中规定在剪力墙抗震结构设计中，若为一二级抗震要求，剪力墙落地下面的加固部分必须按要求设置约束边缘构件；但对于抗震性能要求不高的墙体，当满足需要的界线值时可按一般规定来设计，无特殊要求。 建筑抗震设计规范未明确框架剪力墙结构中的剪力墙需设置约束边缘构件时抗震墙的抗震等级和轴压比界限值。据有关数据表明，工字形或槽形截面剪力墙的延性要比矩形截面剪力墙的延性好；在矩形墙体的两端设置约束边缘构件能有效地约束墙体，有效避免剪力墙体发生水平剪切滑动。 4 剪力墙厚度及配筋等相关要点 4.1 纵筋设置 (1)连梁纵筋的相关规范并没有被明文规定，在这

8、种情况下根据同一级框架梁来设计，但纵筋在保证受弯承载力的前提下，应该尽量减少，从而在抗震性能上更具优势。 (2)洞口上、下两边的连梁内纵筋面积不宜小于被洞口截断的水平分布筋面积的一半，且2 根，12 mm。 4.2 箍筋设置 (1)在剪力墙抗震设计中，连梁箍筋设计可以根据框架梁端加密区箍筋的构造要求设计。 (2)洞口连梁全长配箍：间距0.15 m，直径0.006 m。 4.3 腰筋设置 (1)连梁范畴中，连梁的腰筋拉通连续配置应根据墙体的水平分布筋设计。 (2)连梁截面高度大于 0.7 m 时，两侧腰筋的直径大于或者等于0.01 m，间距小于或者等于 0.2 m。 (3)连梁跨高2.5 时，两

9、侧腰筋的面积配筋率应0.003。 (4)腰筋置于连梁箍筋的外侧。一、二级抗震，且连梁跨高比2、墙厚0.2m 时，连梁内除普通箍筋外，宜另设斜向交叉构造钢筋，其直径不小于 0.012m，斜筋应按受拉钢筋的锚固长度要求锚入墙内。 竖向和水平分布钢筋：一般剪力墙的最小配筋率可按抗震级别来设计。当为一、二、三级抗震时为 0.0025 ；四级和非抗震设计时为0.0020，间距0.3m；直径0.008m，但不应大于墙肢厚度的 0.1 倍。对于一些特殊部位的剪力墙，其分布钢筋应加强，最小配筋率不应小于0.25%，间距不应大于 0.2m。 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、纵向剪力墙等收缩应

10、力不小的结构位置，剪力墙水平和竖向分布钢筋应适当加强。水平分布钢筋搭接：搭接接头间距：上、下相邻水平分布筋搭接接头之间的垂直净距 0.5 m，同排水平分布筋搭接接头之间的水平净距 0.5 m。可在同一高度搭接。 5 剪力墙设计中对剪力墙裂缝的防治措施 (1)设计混凝土的组合比率。例如适当降低水泥用量，采购高标准水泥；尽可能选择低水化热的水泥；对于添加剂等应当谨慎进行。 (2)拆模、养护。适当延长剪力墙混凝土的拆模时间，超模现场应当保留模板，让模板预留缝隙以作浇水养护之用，有利于混凝土环境的改变。由于混凝土自身水热化较迅速，所以在施工过程中应指派专人进行混凝土的防护管理和运输。施工中当混凝土密实

11、后，及时覆膜护理，定期洒水，人为地加长护理周期，有利于保持内外部温度的平衡和后期护理及养护。 (3)在混凝土中掺加收缩剂，可有效增加混凝土的收缩应力。 (4)分隔一个完整的剪力墙。为了减少混凝土因为变形而导致的压力，可将一整片剪力墙分割成几个独立的剪力墙，这样可以舒缓设计带来的不便，但是必须保证有专业的结构设计师进行分割处理，切勿擅自进行导致危险发生。 (5)最后浇筑留缝位置。即先浇注后浇带两侧混凝土，在一定时期之后混凝土自身的性质趋于稳定状态再浇筑留缝部位，从而避免因收缩应力而出现裂缝。 (6)为了使不利于使用的裂缝最大化减小，可设计合适的暗梁来增加剪力墙的工作性能。 (7)把剪力墙的水平方向钢筋放在竖向钢筋的外部，有利于降低混凝土的外部围护层的厚度，使剪力墙表面层上的混凝土更加具有韧性。 (8)对于裂缝的维修与治理。当裂缝不能自我愈合，必定会给整个结构部件带来一定的影响，应当及时护理，可针对不同的裂缝及其自身所带的特点进行不同的维修办法。 6 结语 剪力墙结构的合理设计，影响因素诸多，所带来的影响也是多方面的。在剪力墙体的设计中，应当注意各个环节要素，合理确定设计标准，经济性措施和原则，既满足设计需求，同时改善人类的居住环境。