高層及多層民宅建筑設(shè)計(jì)中剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

孟凡琳

摘要：剪力墻主要由鋼筋和混凝土組成，最常見的建造方式就是整體澆注，在整體澆筑過程中，墻體內(nèi)配筋在模板中雖然經(jīng)過綁扎，但是不能確保鋼筋籠一定不會(huì)移位，尤其是鋼筋如果太靠近模板邊緣，在拆模的時(shí)候就會(huì)造成鋼筋外露，這在建筑規(guī)范中是不允許的。所以墊塊的作用就是使模板中鋼筋的位置在澆筑混凝土過程中不位移，控制模板尺寸和鋼筋保護(hù)層厚度，是一種根據(jù)施工實(shí)際需要而采取的施工技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：民宅建筑、剪力墻、墊塊、框架抗震

中圖分類號(hào)：G267文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

剪力墻分為平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)、無(wú)梁樓蓋體系中。為增加結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及抗倒塌能力，在某些部位可現(xiàn)澆或預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現(xiàn)澆剪力墻與周邊梁、柱同時(shí)澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)中 ，由電梯間、樓梯間、設(shè)備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強(qiáng)度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。此兩類剪力墻比較復(fù)雜，最好采用有限元法借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算判斷過程是由整體參數(shù)來判斷的有關(guān)計(jì)算方法有那些注意的問題,希望大家展開討論.

還有個(gè)比較重要而且需要進(jìn)一步理解的概念是:協(xié)同工作原理 基本的原理是這樣的:框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)體系在水平荷載下的變形規(guī)律是完全不相同的?？蚣艿膫?cè)移曲線是剪切型，曲線凹向原始位置；而剪力墻的側(cè)移曲線是彎曲型，曲線凸向原始位置。在框架—剪力墻（以下簡(jiǎn)稱框-剪）結(jié)構(gòu)中，由于樓蓋在自身平面內(nèi)剛度很大，在同一高度處框架、剪力墻的側(cè)移基本相同。這使得框—剪結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線既不是剪切型，也不是彎曲型，而是一種彎、剪混合型，簡(jiǎn)稱彎剪型。在結(jié)構(gòu)底部，框架將把剪力墻向右拉；在結(jié)構(gòu)頂部，框架將把剪力墻向左推。因而，框—剪結(jié)構(gòu)底部側(cè)移比純框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移要小一些，比純剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移要大一些；其頂部側(cè)移則正好相反。框架和剪力墻在共同承擔(dān)外部荷載的同時(shí)，二者之間為保持變形協(xié)調(diào)還存在著相互作用?？蚣芎图袅χg的這種相互作用關(guān)系，即為協(xié)同工作原理。

一、 框架抗震等級(jí)和機(jī)構(gòu)高度的調(diào)整

抗震設(shè)計(jì)的細(xì)長(zhǎng)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在基本振型地震作用下，其框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50％時(shí)，框架部分的抗震等級(jí)應(yīng)按純框架結(jié)構(gòu)采用，柱軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用；其最大適災(zāi)高度和高寬比限值可比純框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加。

目前不論手算近似方法還是計(jì)算機(jī)方法，一般均采用了樓板平面內(nèi)剛度無(wú)限大的假定，即認(rèn)為樓板是平面內(nèi)不變形的。在框—剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻的間距較大，實(shí)際上樓板是會(huì)變形的。在水平作用下，剪力墻部位水平位移較??；而在框架部位由于框架的剛度較小，樓板位移較大，相應(yīng)地框架的實(shí)際水平力比計(jì)算值大。

更重要的是，剪力墻剛度較大，承受了大部分水平力，在地震力作用下，剪力墻會(huì)首先開裂，剛度下降，從而使部分地震力向框架轉(zhuǎn)移，框架承受地震力會(huì)增加。此外，框架是框—剪結(jié)構(gòu)抵抗地震作用的第二道防線，有必要提高其設(shè)計(jì)地震力，以使強(qiáng)度有更大的儲(chǔ)備。

因此，在地震力作用下，框—剪結(jié)構(gòu)中框架的剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，

在鋼筋混凝土中不使用墊塊，將無(wú)法保證鋼筋位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋼筋籠歪斜、鋼筋保護(hù)層大小不一、鋼筋外露等嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，大大降低構(gòu)件承載能力，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。在剪力墻澆筑過程中，為防止鋼筋移位，最好的辦法是使用對(duì)拉螺栓，螺栓在模板內(nèi)和鋼筋焊接固定，在外由模板橫向牽扯，既固定了鋼筋又固定了模板，是最完善的方式，完全能替代墊塊的作用。其實(shí)，對(duì)拉螺栓在建筑工程中非常常見，如果有人注意觀察，如混凝土水池等結(jié)構(gòu)的內(nèi)外壁上有些鋼筋露頭，最后完工后會(huì)被割除，然后在其位置涂抹瀝青漆防腐，這些就是對(duì)拉螺栓的痕跡。

二、 剪力墻的機(jī)構(gòu)布置

1．平面布置。剪力墻結(jié)構(gòu)中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻承受，所以剪力墻應(yīng)沿平面主要軸線方向布置。

（1）矩形、L形、T形平面時(shí)，剪力墻沿兩個(gè)正交的主軸方向布置；

（2）三角形及Y形平面可沿三個(gè)方向布置；

（3）正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環(huán)向布置。

單片剪力墻的長(zhǎng)度不宜過大：

（1）長(zhǎng)度很大的剪力墻，剛度很大將使結(jié)構(gòu)的周期過短，地震力太大不經(jīng)濟(jì)；

（2）剪力墻以處于受彎工作狀態(tài)時(shí)，才能有足夠的延性，故剪力墻應(yīng)當(dāng)是高細(xì)的，如果剪力墻太長(zhǎng)時(shí)，將形成低寬剪力墻，就會(huì)由受剪破壞，剪力墻呈脆性，不利于抗震。故同一軸線上的連續(xù)剪力墻過長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)用樓板或小連梁分成若干個(gè)墻段，每個(gè)墻段的高寬比應(yīng)不小于2。

2．每個(gè)墻段可以是單片墻，小開口墻或聯(lián)肢墻。每個(gè)墻肢的寬度不宜大于8.0m，以保證墻肢是由受彎承載力控制，和充分發(fā)揮豎向分布筋的作用。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，墻段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用，每個(gè)墻段作為一片獨(dú)立剪力墻計(jì)算。

2.1邊緣構(gòu)件的設(shè)置

一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。對(duì)于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強(qiáng)區(qū)0.7%，一般部位0.5%。對(duì)于短肢剪力墻，控制配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%；對(duì)于小墻肢其受力性能較差，應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī)控制其軸壓比，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，并應(yīng)控制其縱向鋼筋配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%；而對(duì)于一個(gè)方向長(zhǎng)肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計(jì)中往往就按長(zhǎng)肢墻進(jìn)行暗柱配筋。

(1)考慮梁約束作用時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度特征值 增大，自振周期T1減小，地震力增大，因而總底部剪力增大；剪力墻承擔(dān)的剪力加大，但除底層外，墻彎矩反而有所減小；框架承擔(dān)的剪力減??；建筑物頂點(diǎn)位移減小，但層間位移加大。

（2)在求得總剪力墻、總框架、總連梁內(nèi)力以后，常根據(jù)各構(gòu)件剛度進(jìn)行第二步分配，計(jì)算構(gòu)件控制斷面的內(nèi)力。

（3）)為了減小層間位移轉(zhuǎn)角 ，主要方法是增加剪力墻截面長(zhǎng)度，設(shè)置或加大翼拄和翼墻。增加剪力墻數(shù)量和厚度不經(jīng)濟(jì)，不宜采用。增加厚度主要用于控制剪力墻平面外的穩(wěn)定。

值得指出的是，在剛結(jié)體系中還應(yīng)計(jì)算由連梁約束引起的墻肢及柱軸力，可以在求得各個(gè)連梁的剪力以后，由平衡條件求出它對(duì)相鄰墻肢及柱的軸力影響。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。