關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；探討

　　利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分隔構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)體系包括框架-剪力墻體系、剪力墻體系、核心筒及筒中筒體系�，F(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度大，在水平力作用下側(cè)向變形很小。墻體截面面積大，承載力要求也比較容易滿足,剪力墻的抗震性能也較好。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。

　　剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設(shè)計(jì)成延性彎曲型。實(shí)際工程中剪力墻分為整體墻和聯(lián)肢墻：整體墻如一般房屋端的山墻、魚(yú)骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開(kāi)洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂，當(dāng)剪力墻墻肢較長(zhǎng)時(shí)，在力作用下法向應(yīng)力呈線性分布，破壞形態(tài)似偏心受壓柱，配筋應(yīng)盡量將豎向鋼筋布置在墻肢兩端；為防止剪切破壞，提高延性應(yīng)將底部截面的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力適當(dāng)提高或加大配筋率；為避免斜壓破壞墻肢不能過(guò)小也不宜過(guò)長(zhǎng)，以防止截面應(yīng)力相差過(guò)大。聯(lián)肢墻是由連梁連接起來(lái)的剪力墻，但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多，墻肢單獨(dú)作用顯著，連梁中部出現(xiàn)反彎點(diǎn)要注意墻肢軸壓比限值。設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，應(yīng)根據(jù)各型墻體的特點(diǎn)，不同的受力特征，墻體內(nèi)力分布狀態(tài)并結(jié)合其破壞形態(tài)，合理地考慮設(shè)計(jì)配筋和構(gòu)造措施。

　　剪力墻布置除應(yīng)符合規(guī)程中有關(guān)規(guī)定外，在本文中進(jìn)一步對(duì)剪力墻的布置提出了一些要求：

　　1 雙向布置剪力墻及抗側(cè)剛度

　　高層建筑應(yīng)有較好的空間工作性能，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu)。在抗震結(jié)構(gòu)中，應(yīng)避免單向布置剪力墻，并宜使兩個(gè)方向抗側(cè)剛度接近，即兩個(gè)方向的自振周期宜相近。

　　另一方面，剪力墻的抗側(cè)剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，墻不宜布置太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。

　　2 豎向剛度均勻

　　剪力墻布置對(duì)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度有很大影響，剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變，所以應(yīng)要求剪力墻自上到下連續(xù)布置。允許沿高度改變墻厚和混凝土等級(jí)，或減少部分墻肢，使抗側(cè)剛度沿高度逐漸減小。

　　3 墻肢高寬比

　　細(xì)高的剪力墻容易設(shè)計(jì)成受彎曲破壞的延性剪力墻，從而可避免脆性的剪切破壞。在抗震結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有延性，設(shè)計(jì)中墻的高寬應(yīng)比不應(yīng)小于2。當(dāng)墻的長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，為了滿足每個(gè)墻段高寬比大于2的要求，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成長(zhǎng)度較小、較均勻的獨(dú)立墻段，每個(gè)獨(dú)立墻段可以是整體墻，也可以是聯(lián)肢墻。

　　4 剪力墻洞口的布置

　　剪力墻洞口的布置，會(huì)極大地影響剪力墻的力學(xué)性能。因此，布置剪力墻洞口時(shí)應(yīng)滿足以下3方面要求。

　　（1）規(guī)則開(kāi)洞，洞口成列、成排布置，能形成明確的墻肢和連梁，應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用程序的計(jì)算簡(jiǎn)圖較為符合，設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠。同時(shí)宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置；

　�。�2）對(duì)于錯(cuò)洞剪力墻和疊合錯(cuò)洞墻，二者都是不規(guī)則開(kāi)洞的剪力墻，其應(yīng)力分布復(fù)雜，容易造成剪力墻的薄弱部位，常規(guī)計(jì)算無(wú)法獲得其實(shí)際內(nèi)力，構(gòu)造比較復(fù)雜。其主要特點(diǎn)是洞口錯(cuò)開(kāi)距離很小，甚至疊合，不僅墻肢不規(guī)則，洞口之間形成薄弱部位，疊合錯(cuò)洞墻比錯(cuò)洞口墻更為不利，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。當(dāng)無(wú)法避免疊合錯(cuò)洞布置時(shí)，應(yīng)按有限元方法仔細(xì)計(jì)算分析并在洞口周邊采取加強(qiáng)措施或采用其他輕質(zhì)材料填充將疊合洞口轉(zhuǎn)化為規(guī)則洞口的剪力墻或框架結(jié)構(gòu)；

　�。�3）具有不規(guī)則洞口剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算應(yīng)符合規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。目前除了平面有限元方法外，尚沒(méi)有更好的簡(jiǎn)化方法計(jì)算。對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中采用了桿系、薄壁桿系模型或?qū)Χ纯谧髁撕?jiǎn)化處理的其他有限元模型時(shí)，應(yīng)對(duì)不規(guī)則開(kāi)洞墻的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算和校核。

　　5 剪力墻和加強(qiáng)部位

　　（1）抗震結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)塑性鉸的部位應(yīng)作為加強(qiáng)部位。而剪力墻頂層、樓電梯間墻等不宜作為加強(qiáng)部位，這樣作的目的是對(duì)塑性鉸部位可以有更明確的措施，與由于溫度、收縮等需要的加強(qiáng)措施區(qū)別；

　�。�2）剪力墻塑性鉸出現(xiàn)后，剪力墻應(yīng)具有足夠的延性，剪力墻底部塑性鉸出現(xiàn)都有一定范圍，該范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造措施，提高其抗剪切破壞的能力；

　�。�3）為安全起見(jiàn)，設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)將加強(qiáng)部位范圍適當(dāng)擴(kuò)大，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部?jī)蓪佣�者的較大值，當(dāng)剪力墻高度超過(guò)150m時(shí)，為避免加強(qiáng)區(qū)太高，其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/10。

　　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，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。對(duì)于短肢剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)著重以下加強(qiáng)措施。

　　（1）為限制過(guò)多的剪力墻的數(shù)量，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩50%；

　�。�2）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比規(guī)范中規(guī)定的剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用；目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性；

　�。�3）出于改善延性的考慮，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6和0.7（對(duì)一般剪力墻，三級(jí)抗震等級(jí)時(shí)軸壓比未限制）；對(duì)于無(wú)翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應(yīng)降低0.1；

　�。�4）對(duì)于短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，不僅底部加強(qiáng)部位應(yīng)調(diào)整，其他各層也要調(diào)整，一、二、級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墻過(guò)早剪壞；

　�。�5）短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；

　�。�6）對(duì)于短肢剪力墻截面最小厚度，無(wú)論抗震還是非抗震設(shè)計(jì)，其厚度都不應(yīng)小于200㎜；對(duì)于非抗震設(shè)計(jì)，除要求建筑最大適用高度適當(dāng)降低外，對(duì)墻肢厚度限制的目的是使墻肢不致過(guò)小。