鋼筋混凝土空心剪力墻結(jié)構(gòu)研究

 鋼筋混凝土空心剪力墻結(jié)構(gòu)研究

【摘 要】鋼筋混凝土空心剪力墻結(jié)構(gòu)是在墻體改革中提出的一種新型抗震、節(jié)能承重結(jié)構(gòu)。將這種墻體用于多層及高層的住宅，可以減輕房屋自重，合理調(diào)整結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，減少地震作用，達(dá)到節(jié)土、節(jié)能及節(jié)省開支的效果。為了要得到一個(gè)受力良好的結(jié)構(gòu)，除了必須滿足計(jì)算要求以外，還應(yīng)當(dāng)遵循一定的構(gòu)造要求。對于雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，重點(diǎn)應(yīng)在于保護(hù)墻肢不倒，而墻肢不倒的關(guān)鍵則在于提高連梁和墻肢底部的塑性變形能力。墻肢底部的屈服應(yīng)在連梁屈服之后，同時(shí)連梁的屈服也不是同步一次性的，而應(yīng)該是分期分扎廿也屈服，該些要求都可以通過在各層連梁根部和墻肢底部采取一定的延性構(gòu)造措施來保證。 

　　【關(guān)鍵詞】剪力墻；構(gòu)造措施；抗側(cè)剛度；混凝土；分布鋼筋；保護(hù)層；圈梁；連梁 

　　1 引言 

　　目前，西方發(fā)達(dá)國家及日本己基本不使用粘土磚，而使用新型的墻體材料。對于可用于剪力墻結(jié)構(gòu)的承重墻體，莫沐才料有改良磚、砌塊、墻板、復(fù)合墻體等四類。用于承重的墻板，大多以混凝士與保溫材料來復(fù)合，混翻進(jìn)二多采用輕質(zhì)高強(qiáng)的輕骨料混凝土。較成熟的承重墻板有泡沫塑料與混凝土的復(fù)合板、陶�；炷�土復(fù)合外墻板等。近年來，工廠澆注復(fù)合墻板較為流行，這種做法起源于澳大利亞、臺灣，規(guī)格為2980×600×60～9mm的實(shí)心板，采用EPS輕骨料，水泥為膠凝材料，強(qiáng)度比一般條板高10倍以上，整體效果極佳且裝修方便，在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。 

　　2 國內(nèi)的住宅結(jié)構(gòu)體系 

　　2.1全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系 

　　所有剪力墻全部采用大模板施工工藝，確保清水混凝土，拆模后不再抹灰。徹底擺脫了砌筑、抹灰等笨重體力勞動(dòng)，加快了整個(gè)工程的施工速度；鋼筋混凝土外墻采用外保溫，節(jié)能效果比內(nèi)保溫好，還可增大建筑面積；可設(shè)計(jì)為大開間靈活隔斷；有利于抗震。 

　　2.2 “外砌內(nèi)澆”剪力墻結(jié)構(gòu)體系 

　　外墻采用砌體，內(nèi)墻采用混凝土墻，造價(jià)較低。外墻可用加氣塊、混凝上空心小型砌塊或粘土多孔磚和其他習(xí)渤土磚。但砌塊內(nèi)外兩側(cè)都要抹灰，還不能徹底擺脫砌筑、抹灰等笨重體力勞動(dòng)和一些落后工藝。 

　　2.3 “外掛內(nèi)澆”剪力墻結(jié)構(gòu)體系 

　　內(nèi)墻均采用鋼筋混凝土剪力墻大模板施工工藝，外墻采用預(yù)制夾芯保溫板，要求兩面均為光面，不再抹灰。其優(yōu)點(diǎn)是徹底擺脫了砌筑、抹灰的落后工藝和笨重體力勞動(dòng)。但這類體系要重視外墻板與結(jié)構(gòu)的連結(jié)技術(shù)和工藝，這也給該體系的推廣娜增加了一定的困難。 

　　2.4 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 

　　 “框架輕板”是多層住宅的一種體系，其外墻及內(nèi)隔墻均采用預(yù)制輕型墻板。其優(yōu)點(diǎn)是隔斷及戶型設(shè)計(jì)靈活，有利于徹底擺脫砌筑抹灰等笨重體力勞動(dòng)和落后工藝，但涉及到各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件及實(shí)際情況，要因地制宜。 

　　2.5 鋼結(jié)構(gòu)體系 

　　近年來有些地區(qū)在搞輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，且用鋼量增加并不太多，具有布置靈活，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)要高一些，工藝也比較復(fù)雜，預(yù)七日丘幾年不會(huì)有較大發(fā)展。 

　　3 空心剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施 

　　3.1 材料 

　　為保證構(gòu)件在水平地震作用下有足夠的承載能力及變形育動(dòng)，剪力墻的混凝土不宜太低，空心剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級不回氏于C25. 

　　3.2 剪力墻的厚度 

　　剪力墻的厚度主要取決于剪力墻的穩(wěn)定性、承載力和施工的要求。如果剪力墻的厚度太小，不利于墻體的穩(wěn)定性，也不便于施工。因此，對剪力墻的厚度應(yīng)有所限制。在相同厚度清況下，空心剪力墻的強(qiáng)變育斷左到甚至超過實(shí)心剪力墻，但空心剪力墻的穩(wěn)定性低于實(shí)心剪力墻。 

　　3.3 剪力墻的門窗洞口布置 

　　試驗(yàn)研究和震害分析表明，剪力墻門窗洞口如布置不規(guī)則，將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，易使墻體發(fā)生剪切破壞。如果洞口的布置規(guī)則，上下各層對齊，能形成明確的墻肢和連梁，應(yīng)力分布比較規(guī)則，設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠。錯(cuò)洞剪力墻應(yīng)力分布復(fù)雜，計(jì)算、構(gòu)造都比較復(fù)雜和困難，因此不宜采用錯(cuò)洞布置。另外，由于連梁高度大可能會(huì)引起連梁的剪切破壞，因此為了減小連梁高度，建議采用低窗或者將窗洞落地，主體施工完畢后，再用填充砌俐各其砌至建筑標(biāo)高。 

　　3.4 豎向孔洞 

　　豎向孔洞對截面有削弱作用，固孔洞率不能過高，不宜超過30％。豎向孔洞的直徑應(yīng)不大于墻厚的一半，其間距不宜小于150mm.空心剪力墻中的豎向子酮采用具有一定剛度的一次脫模形成為使鋼筋混凝土空心剪力墻的截面尺寸變化不致過決，應(yīng)將相鄰內(nèi)模高低交錯(cuò)布置，低于（或高于）相鄰內(nèi)模150mm. 

　　3.5 圈梁 

　　圈梁有效地抑制了墻體余}裂縫的發(fā)展，圈梁與暗柱一起加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，對結(jié)構(gòu)的抗震性育翅到了提高作用。另外由于圈梁的存在，增強(qiáng)了空自剪力墻的穩(wěn)定性。空心剪力墻結(jié)構(gòu)的圈梁高度不宜小于300mm，寬度同墻厚�？v向鋼筋不宜小于416，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不宜大于30mm. 

　　3.6 連梁 

　　連梁是對剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能影響較大的構(gòu)件，為了使助胡支剪力墻形成強(qiáng)墻弱梁的效果，以提高延性，應(yīng)使連梁早于空心剪力墻屈服，但同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證使連梁進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后仍能發(fā)揮良好的作用。 

　　3.7 保護(hù)層 

　　混凝土保護(hù)層層最小厚度的取值，主要是按照耐久性和粘結(jié)錨固性能的要求而確定的。對于梁、板柱中受力主筋的保護(hù)層厚度，在一些國家的規(guī)范中均有按粘結(jié)錨固要求而使保護(hù)層厚度不小于鋼筋直徑的規(guī)定。因此，為保證鋼筋與混凝土共同工作，在原則上也要求混凝土保護(hù)層厚度不小于受力鋼筋直徑。耐久性要求的混凝L保護(hù)層厚度，是按照在構(gòu)件的基本耐久年限中不發(fā)生危及結(jié)構(gòu)安全的鋼筋銹蝕而確定的。 

　　3.8 錨固長度 

　　在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，鋼筋和混凝土兩種材料能共同工作的基本前提是，這兩種材料之間能可靠的錨固。試驗(yàn)研究表明，鋼筋與混凝土中的粘結(jié)錨固作用有四個(gè)來源：（l）鋼筋與混凝土接觸面上的膠結(jié)力；（2）在已發(fā)生相對滑移區(qū)域仁的摩阻力；（3）變形鋼筋橫肋對肋前混凋進(jìn)二擠壓而產(chǎn)生的咬合力，是變形鋼筋錨固力的主要來源。 

　　4 剪力墻的水平和豎向分布鋼筋 

　　墻身的水平和豎向分布鋼筋起如下的作用：（l）使剪力墻有一定的延性，破壞前有明顯的位移和預(yù)兆，防止突然脆性破壞。（2）當(dāng)混凝土受剪破壞后，鋼筋仍有足夠的抗剪能力，剪力墻不會(huì)突然倒塌。（3）減少和防止產(chǎn)生溫度裂縫。（4）當(dāng)因施工拆�；蚱渌�原因使剪力墻產(chǎn)生裂縫時(shí)，能有效地控制裂縫繼續(xù)發(fā)展。 

　　4.1 剪力墻的鋼筋布置要求 

　　空心剪力墻中間有豎向孔洞，為了加強(qiáng)剪力墻出平面的側(cè)向受彎承載力及固定鋼筋和孔洞的位置，豎向和水平分布鋼筋至少應(yīng)雙排布置。分布鋼筋之間的拉接鋼筋，必須設(shè)置在孔洞之間，間距不應(yīng)大于500mm，直徑不應(yīng)小于6mm，拉筋與外皮水平鋼筋鉤牢。在加強(qiáng)部位，邊緣構(gòu)件以外的拉筋間距還應(yīng)適當(dāng)加密。 

　　4.2 分布鋼筋的配置 

　　剪力墻分布鋼筋的作用是多方面的：抗剪、抗彎、減少收縮裂縫等。試驗(yàn)研究還表明，分布鋼筋過少，剪力墻會(huì)由于縱向鋼筋拉斷而破壞，需要給出剪力墻分布鋼筋最小配筋率。 

　　5結(jié)語 

　　諸多研究表明，剪力墻的周期反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力，與截面縱向鋼筋的配筋、端部邊緣構(gòu)件的范圍、端部邊緣構(gòu)件內(nèi)縱向鋼筋及箍筋的配置，以及截面形狀、截面軸壓比大小等因素有關(guān)，而墻肢的軸壓比則是更重要的影響因素。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]王社良，曹照平。雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)彈塑性性能試驗(yàn)研究[J].工程力學(xué)，1998，（02） 

　　[2]肖常安，羅林。異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題[J].工業(yè)建筑，2002，（04）