谈剪力墙结构设计

吕 飞 飞

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

谈剪力墙结构设计

吕 飞 飞

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

介绍了剪力墙的不同分类方式，从结构设计角度出发，对剪力墙结构在设计工作中遇到的问题进行了分析，并根据相关规范，提出了合理设计剪力墙结构的措施，为今后剪力墙结构设计提供了参考依据。

剪力墙，结构设计，墙肢，框梁

随着高层住宅的普及，剪力墙结构慢慢取代砖混结构成为住宅楼结构主要形式，考虑到安全与成本的相互关系，在计算剪力墙结构时很多需要调整的参数及注意事项常常成为设计人员的杀手锏。本文就一些需要注意的问题罗列出来，一起分析讨论。

1 剪力墙分类

1)根据形态可分为：不开洞的整体墙；有洞口的联肢墙。2)按高厚比可分为：截面高度与厚度之比大于8时，称为一般剪力墙；该值为5～8时，称为短肢剪力墙；该值小于5时，称为超短肢剪力墙；该值不大于3时，称为柱形超短肢剪力墙。3)按剪跨比可分为：剪跨比大于2的属于一般剪力墙，在水平地震作用下，可以实现延性的弯曲破坏；剪跨比在2～1之间的剪力墙，剪切变形较大，一般会出现斜裂缝，通过强剪弱弯设计，可实现有一定延性和耗能能力的弯曲、剪切破坏；剪跨比小于1的称为矮墙，这类墙体易发生脆性剪切破坏，设计中尽量避免。对于剪跨比小于2的墙肢，可通过设置较大洞口将其分成剪跨比大于2的墙肢。

2 剪力墙布置基本规定

1)双向布置，使剪力墙结构两个方向的抗侧刚度相接近。2)沿高度宜连续，也可沿高度改变剪力墙的厚度和混凝土的强度等级，或减少部分剪力墙墙肢，使结构抗侧刚度沿高度逐渐减小。3)保证墙长，有足够的延性。当剪力墙很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可以通过开设洞口形成联肢墙。

3 剪力墙墙肢与平面外方向的框梁连接时采取的措施

1)沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙或增设扶壁柱或暗柱。2)可减小梁端弯矩，做成变截面梁，将与剪力墙相交的一端的梁截面减少。墙与梁的连接有两种，当在同一平面内连接时，为刚接；当不在同一平面，为半刚接。

4 短肢剪力墙的使用和注意事项

1)短肢剪力墙抗震性能差，在实际设计中要求墙肢不宜过短。《高规》明确规定，所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与其厚度之比为5～8的剪力墙。在进行PKPM机算时对短肢的判定规定如下：a.对于L形、T形等双肢剪力墙，只要有一个方向的比值大于8，就不判定为短肢剪力墙。b.对于墙肢数量多于2的多肢剪力墙，无论该值是否大于8，都不判定为短肢剪力墙。

2)同样《高规》中规定，在剪力墙结构中，短肢剪力墙底部承受的第一振型地震倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的40%～50%时，为短肢剪力墙结构，所以在机算时，我们要调整结构方案，使该值小于50%。

3)当一般的剪力墙结构中存在少量的短肢剪力墙时，我们可不必遵守短肢剪力墙的有关规定。但对于剪力墙截面较厚时，完全按照高厚比大于8来划分是否为短肢，也有不合理之处。例如，当剪力墙厚度为200 mm时，墙肢高度取1 800 mm，这时1 800/200=9，大于8，不属于短肢；但当截面厚度取250 mm时，此比值为7.2，小于8，则属于短肢。所以在考虑是否为短肢时，除了按墙肢高厚比外，尚应有墙肢高度的限制。有的资料认为，当墙肢厚度不小于层高的1/15，且不小于300 mm时，如墙肢高度2 000，可不按短肢考虑。还有的资料认为当墙肢厚度不小于层高的1/15，且不小于300 mm时，墙肢截面高厚比大于4，仍属于一般剪力墙。

4)短肢剪力墙结构的设计限制：a.最大适用高度比一般剪力墙结构适当降低；b.抗震等级比一般剪力墙提高一级采用；c.由于提高了抗震等级，相应的轴压比限制也随之改变；d.抗震设计时，短肢剪力墙的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%；e.剪力墙厚度不应小于200，且混凝土强度等级不应低于C25。

5 确定剪力墙底部加强部位的高度

合理设计的剪力墙结构，其剪力墙墙肢应具有良好的延性和耗能能力，在水平地震作用下，墙肢底部可以实现延性的弯曲破坏或有一定延性和耗能能力的弯曲、剪切破坏。为了使剪力墙墙肢具有良好的延性和耗能能力，除了遵从强墙肢弱连梁、强剪弱弯的设计原则外，还应限制墙肢的轴压比、剪压比，避免小剪跨比墙肢，设置剪力墙底部加强部位和设置剪力墙约束边缘构件等等。《高规》指出，一般剪力墙的底部加强部位取墙肢总高度的1/8或者底部两层二者的较大值。但《抗规》又限定底部加强部位的高度不大于15 m，此条在《高规》中未规定。

6 剪力墙厚度不满足规范要求时的处理措施

对于剪力墙的厚度在《抗规》和《高规》中统一明确的规定，分为底部加强部位和一般部位。当厚度不满足要求时，在不增加墙厚的情况下，应按《高规》附录D计算墙体的稳定性。但并不是任何情况下只要求剪力墙墙肢的截面厚度仅满足稳定计算就可以了，还应考虑剪力墙所处的位置及其重要性。对于剪力墙底部的加强部位、角窗旁的一字形剪力墙墙肢、框支剪力墙结构的落地墙等，由于这些部位的重要性和受力的复杂性，确定这些部位的墙肢截面厚度时，应将稳定计算的结果加大，使这些部位的墙肢截面厚度接近《高规》的最小要求。

7 在剪力墙外墙角部开设角窗的加强措施

首先明确一点，对于这个敏感部位是否可以开设角窗，所有的规范都没有明确的规定，只是提及不建议，但实际开角窗是比较普遍的现象。剪力墙开角窗，必然会破坏墙体的连续性和封闭性，使地震作用无法可靠传递，给结构的抗震安全造成隐患；同时也会降低结构的整体刚度，特别是结构的抗扭刚度，所以在高烈度地震区开设角窗必须采取加强措施。措施如下：

1)角窗洞口不应过大，连梁不宜过小，并应上、下对齐。2)角窗洞口附件应避免采用短肢剪力墙和单片墙，宜采用T形、L形等，墙厚宜适当加大。3)转角处楼板宜局部加厚，配筋宜适当加大，并配置双层的直通受力钢筋，必要时，可于转角处的板内设置连接两侧墙体的暗梁。4)宜提高角窗的墙肢抗震等级，沿全高设置约束边缘构件。

不同的文献都有自己的要求，但大体相同，所以在设计时尤为重要。

以上探讨的内容只是设计时常常遇到的一小部分，更多的问题需要设计人员在专研规范和计算软件使用说明来发现并解决。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] 王晓莉.高层剪力墙结构设计分析[J].山西建筑，2013，39(5)：23-24.

On structural design of shearing walls

LV Fei-fei

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the various classification of shearing walls, analyzes some problems of the shearing structure in design, and points out reasonable measures for the design of the shearing wall structure according to some related regulations, so as to provide some reference for the future shearing wall structure design.

shearing wall, structural design, wall-column, framework

1009-6825(2014)30-0060-02

2014-08-18

吕飞飞(1983- )，男，助理工程师

TU973.16

A