摘要：本文結(jié)合筆者多年建筑設(shè)計工作經(jīng)驗，詳細介紹了房屋建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。
關(guān)鍵詞：房屋建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；分析
隨著高層建筑的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在樣式創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)安全以及功能需求上都提出了更高的要求。房屋建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，在建筑施工整個過程中占有重要位置，也是我國設(shè)計人員一直努力鉆研的方向。如果剪力墻想更好地發(fā)揮其剛度大、外形美觀等優(yōu)點，并又想克服自身結(jié)構(gòu)上的缺點，那其關(guān)鍵就全在于結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計師們必須對剪力墻的設(shè)計要做到安全、經(jīng)濟、合理、外形美觀。
1 剪力墻結(jié)構(gòu)的布置原則
剪力墻的間距一般為3m～5m，其平面布置的靈活性受到了一定的限制，因此一般用于高層建筑住宅中。剪力墻的布置原則主要有以下幾種：
1.1在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻承受了全部的豎向力以及水平力，所以剪力墻應該沿著建筑物的主要軸線雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)。尤其是在抗震結(jié)構(gòu)之中，應該避免單向布置布置剪力墻，宜使兩個方向的抗側(cè)剛度接近，即兩個方向的自振周期應該相近。
1.2為了增加抗震能力，剪力墻應該盡量拉通對直。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻洞口布置應該規(guī)則開洞，洞口成列、成排布置，這樣才能形成明確的連梁和墻肢，應力分布比較規(guī)則，又與當前普遍應用程序的計算簡圖較為符合，設(shè)計計算結(jié)果安全可靠。在抗震結(jié)構(gòu)中，應該盡量避免疊合錯洞墻和錯洞剪力墻的出現(xiàn)。其中疊合錯洞墻的洞口因為錯開距離很小，有時甚至會出現(xiàn)疊合的現(xiàn)象，這樣一來，不僅墻肢不規(guī)則，而且在洞口之間會形成薄弱部位，對抗震產(chǎn)生會產(chǎn)生很不利的影響。
1.3剪力墻沿豎向時應該貫通建筑物的全高，從整體出發(fā)，剪力墻的抗側(cè)剛度較大，如果在某一層或幾層切斷剪力墻，易造成結(jié)構(gòu)剛度突變。因此剪力墻沿豎向改變的時候，抗側(cè)剛度應該逐步減小，避免各層剛度突變，而造成應力集中。
1.4剪力墻要盡量避免在洞口與墻邊、洞口與洞口之間形成小墻肢。小墻肢的截面高度與厚度之比不大于四時，宜按框架柱進行截面設(shè)計，剪力墻與柱都是壓彎構(gòu)件，其壓彎破壞狀態(tài)以及計算原理基本相同，但截面配筋構(gòu)造有很大不同，因此柱截面和墻截面的配筋計算方法也各不相同。
1.5如果是較長的剪力墻，那么應該開設(shè)洞口，將剪力墻平均地分為若干墻段，墻段與墻段之間應該用弱梁連接，另外每個對立的墻段的總高度與其截面的高度之比不宜小于3，因為墻長較小時，受彎產(chǎn)生的裂縫寬度較小，這樣一來，墻體配筋才能夠充分地發(fā)揮其作用，所以墻肢截面的高不宜大于8m。
1.6在高層建筑中不應采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。短肢剪力墻沿建筑高度可能有較多樓層的墻肢會出現(xiàn)反彎點，受力特點接近異形柱，又承擔較大軸力和剪力，由于短肢剪力墻抗震性能較差，地震區(qū)應用經(jīng)驗不多，為安全起見，在高層住宅結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻布置不宜過多，不應采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)。
1.7樓面主梁不宜支承在剪力墻之間的連梁之上。連梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，一方面不能有效約束樓面梁，也會因為沒有抗扭剛度而去抵抗平面外彎矩；另一方面連梁受力十分不利，連梁本身的剪切應變比較大，易出現(xiàn)裂縫；因此要盡量避免。樓板次梁等截面較小的梁支承在連梁上時，次梁端部可按鉸接處理。
1.8盡量控制剪力墻的平面外彎矩，剪力墻的特點是平面內(nèi)剛度及承載力大，而平面外剛度及承載力都很小，因此應注意剪力墻平面外受彎時的安全問題。當剪力墻與平面外方向的大梁連接時，會使墻肢平面外承受彎矩，當梁高大于約2倍墻厚時，剛性連接梁的梁端彎矩將使剪力墻平面外產(chǎn)生較大的彎矩，因此應當采取措施，以保證剪力墻平面外的安全。為此應該采用增加與沿梁軸線方向的垂直墻肢、暗柱或者增加壁柱等方式，來有效地減少梁端部彎矩對墻的不好影響。另外，對截面較小的樓面梁可以設(shè)計為半剛接或鉸接，這樣可以減少墻肢的平面外彎矩。
2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在房屋建筑中的應用
2.1剪力墻截面厚度
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中之所以會規(guī)定剪力墻的最小厚度，是為了保障剪力墻平面之外的剛度以及穩(wěn)定性能。當墻肢平面外出現(xiàn)與之相交的剪力墻的時候，可以將其視為剪力墻的支承，這樣一來就有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩(wěn)定了。因此剪力墻截面厚度除滿足穩(wěn)定要求外尚應滿足剪力墻受剪截面限制條件、剪力墻正截面受壓承載力要求以及剪力墻軸壓比限值要求。規(guī)范規(guī)定：在非抗震設(shè)計時，剪力墻的最小厚度不應該小于160 mm。而在抗震設(shè)計時，一、二級抗震等級時底部加強區(qū)不應小于200mm；其他部位不應小于160mm，一字形獨立剪力墻底部加強部位不應小于220 mm，其他部位不應小于180 mm；三、四級抗震等級時不應小于160mm，一字形獨立剪力墻的底部加強部位尚不應小于180 mm。分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小，但不宜小于160mm。
2.2設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件
剪力墻一般在一、二、三級抗震的一般部位以及四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計的時候，剪力墻的墻肢端部應該設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件；在一、二、三級抗震的底部加強部位以及其上一層的墻肢端部應該設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。
2.3為了防止混凝土墻體在受彎裂縫出現(xiàn)后立即達到極限受彎承載力，配制的豎向分布鋼筋必須滿足最小配筋百分率要求。同時，為了防止斜裂縫出現(xiàn)后發(fā)生脆性的剪拉破壞，規(guī)定了水平分布鋼筋的最小配筋百分率。一般剪力墻的豎向和水平分布筋的配筋率為：一、二、三級抗震等級時不應小于0.25%，四級抗震等級及非抗震等級時為0.2%，剪力墻的豎向和水平分布鋼筋的間距均不宜大于300mm，直徑不應小于8mm，也不宜大于墻肢厚度的1/10。
2.4剪力墻連梁超筋的處理
連梁超筋在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中是一種常見現(xiàn)象，常言道：防范于未然，所以連梁配筋時就務(wù)必應該滿足以下要求：
2.4.1 連梁上下縱向受力鋼筋伸入墻內(nèi)的錨固長度抗震設(shè)計時不應小于LaE，非抗震設(shè)計時不應小于La，且均不應小于600mm。
2.4.2 抗震設(shè)計時，剪力墻中的連梁全長箍筋的構(gòu)造要求應采用框架梁端加密區(qū)箍筋構(gòu)造要求；在非抗震設(shè)計時，沿連梁全長的箍筋直徑應不小于6mm，間距不應大于150mm。
2.4.3 在頂層連梁錨入墻體的鋼筋長度范圍內(nèi)，應該配置間距不大于150mm的箍筋，構(gòu)造箍筋的直徑與該連梁的箍筋直徑要相同。
2.4.4 連梁高度范圍內(nèi)的墻肢水平分布鋼筋水平分布鋼筋應在連梁內(nèi)拉通作為連梁的腰筋。截面高度大于700mm的連梁，其兩側(cè)面腰筋的直徑不應小于8mm，沿高度間距不應大于200mm；跨高比不大于2.5的連梁，其兩側(cè)腰筋的總面積配筋率不應小于0.3%。
2.4.5 跨高比不大于1.5的連梁，非抗震設(shè)計時，其縱向鋼筋的最小配筋率可取為0.2%；抗震設(shè)計時，其縱向鋼筋的最小配筋率宜符合規(guī)范最小配筋率的要求，跨高比大于1.5的連梁，其縱向鋼筋的最小配筋率可按框架梁的要求采用。非抗震設(shè)計時，頂面及底面單側(cè)縱向鋼筋的最大配筋率不宜大于2.5%；抗震設(shè)計時，頂面及底面單側(cè)縱向鋼筋的最大配筋率宜符合規(guī)范連梁縱向鋼筋的最大配筋率的要求。如不滿足，則應按實配鋼筋進行連梁強剪弱彎的驗算。
如果出現(xiàn)剪力墻連梁超筋的現(xiàn)象，一般有以下三個處理方法：一是想法設(shè)法地減小連梁的截面高度或采取其他減小連梁剛度的措施；二是在抗震設(shè)計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可以進行塑性調(diào)幅；三是當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響的時候，方可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，再按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，最后墻肢應該按照兩次計算所得的較大內(nèi)力進行配筋計算。
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