第三節(jié) 剪力墻結(jié)構(gòu)

第三節(jié)剪力墻結(jié)構(gòu)主講：段亞弟一什么是剪力墻建筑物中的豎向承重構(gòu)件主要由墻體承擔時，這種墻體既承擔水平構(gòu)件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規(guī)范定名為抗震墻)。

說通俗了就是把很多柱子一個一個連在一起，可以比喻成“柱子墻”整個墻受力，作用相當于框架結(jié)構(gòu)的柱子，剪力墻也可以形象的看做把一個很大的柱子拍的扁扁的，形成墻的形狀，其實剪力墻就是布滿鋼筋網(wǎng)的混凝土側(cè)立板。

剪力墻結(jié)構(gòu)(shearwallstructure）是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效抵抗結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是側(cè)向剛度大，在水平荷載作用下側(cè)移小，其缺點是剪力墻的間距有一定限制，建筑平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建筑，另外結(jié)構(gòu)自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用平板，可以不設(shè)梁，所以空間利用比較好，可節(jié)約層高。二什么是剪力墻結(jié)構(gòu)三剪力墻結(jié)構(gòu)如何布置結(jié)構(gòu)布置墻體承重方案1）小開間橫墻承重特點：每開間設(shè)置承重橫墻，間距為2.7～３.9m，適用于住宅、旅館等小開間建筑。優(yōu)點：不需要隔墻；采用短向樓板，節(jié)約鋼筋等。缺點：橫墻數(shù)量多，承載力未充分利用，建筑平面布置不靈活，房屋自重及側(cè)向剛度大，水平地震作用大。大間距縱、橫墻承重小開間橫墻承重大開間橫墻承重2）大開間橫墻承重特點：每兩開間設(shè)置一道承重橫墻，間距一般6～8m。樓蓋多采用混凝土梁式板或無粘結(jié)預應(yīng)力混凝土平板。優(yōu)點：使用空間大，平面布置靈活；自重較輕，基礎(chǔ)費用相對較少。缺點：樓蓋跨度大，樓蓋材料增多。3）大間距縱、橫墻承重特點：每兩開間設(shè)置一道橫墻，間距為8m左右，樓蓋采用混凝土雙向板，在每兩道橫墻之間布置一根進深梁，形成縱、橫墻混合承重。

從使用功能、技術(shù)經(jīng)濟指標、受力性能等方面來看，大間距方案較優(yōu)越。目前趨向于采用大間距、大進深、大模板、無粘結(jié)預應(yīng)力混凝土樓板的剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

1）遵循均勻、分散、對稱和周邊的原則。

2）宜沿主軸方向雙向或多向布置，不同方向的剪力墻宜聯(lián)結(jié)在一起，應(yīng)盡量拉通、對直；抗震設(shè)計時，宜使兩個方向側(cè)向剛度接近，以減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)；剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則,單片形，L形、槽形、工字形、十字形或筒形。

3)剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處以及樓（電）梯處。

4）剪力墻布置不宜太密，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度；若側(cè)向剛度過大，不僅加大自重，還會使地震力增大。

5）剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變。

6）剪力墻長度較大時，可通過開設(shè)洞口將長墻分成若干均勻的獨立墻段。墻段的長度不宜大于8m。

7）剪力墻的門窗洞口宜上下對齊，成列布置。宜避免使用錯洞墻和疊合錯洞墻。剪力墻的布置原則四剪力墻如何分類1、根據(jù)洞口的有無、大小、形狀和位置等，剪力墻主要可劃分為以下幾類：

整截面墻聯(lián)肢墻壁式框架整體小開口墻1）整截面墻：

幾何判定：（1）剪力墻無洞口；（2）有洞口，墻面洞口面積不大于墻面總面積的15%，且洞口間的凈距及洞口至墻邊的距離均大于洞口長邊尺寸。

受力特點：可視為上端自由、下端固定的豎向懸臂構(gòu)件。

整截面墻2）整體小開口墻：

幾何判定：（1）洞口稍大一些，且洞口沿豎向成列布置，（2）洞口面積超過墻面總面積的16%，但洞口對剪力墻的受力影響仍較小。受力特點：在水平荷載下，由于洞口的存在，墻肢中已出現(xiàn)局部彎曲，其截面應(yīng)力可認為由墻體的整體彎曲和局部彎曲二者疊加組成，截面變形仍接近于整截面墻。

整體小開口墻3）聯(lián)肢墻：

幾何判定：沿豎向開有一列或多列較大的洞口，可以簡化為若干個單肢剪力墻或墻肢與一系列連梁聯(lián)結(jié)起來組成。

受力特點：連梁對墻肢有一定的約束作用，墻肢局部彎矩較大，整個截面正應(yīng)力已不再呈直線分布。

聯(lián)肢剪力墻

4）壁式框架：幾何判定：當剪力墻成列布置的洞口很大，且洞口較寬，墻肢寬度相對較小，連梁的剛度接近或大于墻肢的剛度。受力特點：與框架結(jié)構(gòu)相類似。壁式框架五剪力墻厚度的確定根據(jù)抗震規(guī)范要求，剪力墻厚度取值應(yīng)按一、二級抗震等級剪力墻的厚度應(yīng)≥160mm，且應(yīng)≥1/20的樓層高度；剪力墻底部加強部位的墻肢厚度應(yīng)≥200mm，且應(yīng)≥1/16的樓層高度。

一、二級抗震等級底部加強部位的剪力墻無端柱或無翼墻時，墻厚度應(yīng)≥1/12的樓層高度；其它部位應(yīng)≥1/15的樓層高度，且≥180mm。非抗震設(shè)計和抗震等級為三、四級的剪力墻厚度≥140mm，且應(yīng)≥1/25的樓層高度。以上規(guī)定對于多層剪力墻結(jié)構(gòu)不合理。對于剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻的厚度取值不僅大大地影響結(jié)構(gòu)的自重、結(jié)構(gòu)質(zhì)量大小，而且直接影響工程的造價。若剪力墻厚度增加，雖然結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的能力提高，同時結(jié)構(gòu)所承受的地震力也加大，二者不一定是成正比。合理地盡量減小剪力墻厚度是設(shè)計者追求的目的。那么什么是不同高度剪力墻結(jié)構(gòu)合理的厚度？最薄剪力墻厚度的底限是多少？

對于普通的住宅建筑在7度或8度地區(qū)，墻厚大多情況下是按穩(wěn)定性和構(gòu)造要求所控制的：根據(jù)《高規(guī)》，按穩(wěn)定性要求剪力墻高厚比應(yīng)符合以下要求：

抗震等級

剪力墻類型

一級

二級

三級

四級

非抗震

剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)

16

16

20

25

25

其他部位

20

20

25

25

25

無端柱或翼墻的一字形墻12

12

12

12

25

框剪結(jié)構(gòu)的帶邊框剪力墻16

16

20

20

20

六剪力墻數(shù)量的合理確定剪力墻的數(shù)量：與結(jié)構(gòu)體型、高度等有關(guān)。從抗震性考慮，在一定范圍內(nèi)數(shù)量越多越好；從經(jīng)濟性考慮，數(shù)量太多會使結(jié)構(gòu)剛度和自重很大，地震力和材料用量增大，造價提高，基礎(chǔ)設(shè)計困難。因此，剪力墻的數(shù)量應(yīng)適宜，只需滿足側(cè)向變形的限值即可。七剪力墻的構(gòu)造要求一個高度（旋轉(zhuǎn)90°的懸臂梁）二種邊緣構(gòu)件三種配筋1）一個高度

剪力墻底部加強區(qū)高度剪力墻底部加強部位的范圍，應(yīng)符合下列規(guī)定：1、底部加強部位的高度，應(yīng)從地下室頂板算起。（沉降縫）2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻，其底部加強部位的高度，可取框支層加框支層以上兩層的高度及落地剪力墻總高度的1/10二者較大值。其他結(jié)構(gòu)類型的剪力墻，房屋高度大于24m時，底部加強部位的高度可取底部兩層和墻體總高度的1/10二者的較大值；房屋高度不大于24m時，底部加強區(qū)可取底部一層。3、當結(jié)構(gòu)計算嵌固位于地下一層的底板以下時，底部加強部位尚宜向下延伸到計算嵌固端。底部加強區(qū)的目的是提高結(jié)構(gòu)的受剪承載力，加強其抗震構(gòu)造措施，使其具有大的彈塑性變形能力，從而提高整個結(jié)構(gòu)的抗震倒塌能力。2）兩種邊緣構(gòu)件

約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件剪力墻約束邊緣構(gòu)件設(shè)置范圍及設(shè)置原則：剪力墻兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻，并應(yīng)符合下列要求：1對于剪力墻結(jié)構(gòu)，底層墻肢底截面的軸壓比不大于表1規(guī)定的剪力墻，墻肢兩端可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍按圖1采用，構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋除應(yīng)滿足受彎承載力要求外，并宜符合表2的要求。2底層墻肢底截面的軸壓比大于表1規(guī)定的剪力墻，以及部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻，應(yīng)在底部加強部位及相鄰的上一層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，在以上的其它部位可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，約束邊緣構(gòu)件沿墻肢的長度、箍筋和縱向鋼筋宜符合表3的要求。構(gòu)造邊緣構(gòu)件構(gòu)造邊緣構(gòu)件約束邊緣構(gòu)件一二級抗震等級剪力墻約束邊緣構(gòu)件的縱向鋼筋的截面面積，對暗柱，分別不應(yīng)小于約束邊緣構(gòu)件沿墻肢長度lc和墻厚bw乘積的1.2%、1.0%；對端柱、翼墻和轉(zhuǎn)角墻分別不應(yīng)小于圖2中陰影部分面積的1.2%、1.0%。注：1翼墻長度小于其厚度3倍時，視為無翼墻剪力墻；端柱截面邊長小于墻厚2倍時，視為無端柱剪力墻；2約束邊緣構(gòu)件沿墻肢長度lc除滿足表3的要求外，當有端柱、翼墻或轉(zhuǎn)角墻時，尚不應(yīng)小于翼墻厚度或端柱沿墻肢方向截面高度加300mm；

3約束邊緣構(gòu)件的箍筋或拉筋沿豎向的間距，對一級抗震等級不宜大于100mm，對二級不宜大于150mm；

4hw為剪力墻墻肢的長度。約束邊緣構(gòu)件3）三種配筋（1）邊緣構(gòu)件配筋（2）墻身配筋（3）連梁配筋（1）邊緣構(gòu)件配筋6，7度區(qū)邊緣構(gòu)件基本上是按構(gòu)造配筋；8,9度區(qū)邊緣構(gòu)件計算配筋不超過30%；（2）墻身配筋一般按構(gòu)造配筋一般剪力墻結(jié)構(gòu)，豎向、橫向分布鋼筋的配筋應(yīng)符合下列要求：1、一、二、三級剪力墻的豎向和橫向分布筋最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%，四級剪力墻分布筋最小配筋率不應(yīng)小于0.20%；2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的落地剪力墻底部加強部位，豎向和橫向分布筋配筋率均不應(yīng)小于0.3%；3、剪力