空心剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施探究

【關(guān)鍵詞】空心剪力墻 構(gòu)造措施 

　　一、引 言 

　　在現(xiàn)代建筑中，空心剪力墻能夠保證足夠的強(qiáng)度，提高建筑的抗震性能，而且造價(jià)適中，因此，容易被建設(shè)單位和用戶接受。空心剪力墻施工方便，它不用改換常用的施工機(jī)具和模板，施工速度快。 

　　1、剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小，幾何特征像板，受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其長(zhǎng)度與厚度的比值，當(dāng)比值小于或等于4時(shí)可按柱設(shè)計(jì)，當(dāng)墻肢長(zhǎng)與肢寬之比略大于4或略小于4時(shí)可視為為異形柱，按雙向受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。 

　　2、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。 

　　3、墻的設(shè)計(jì)計(jì)算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗(yàn)算。當(dāng)受較大集中荷載作用時(shí)再增加對(duì)局部受壓承載力驗(yàn)算。在剪力墻承載力計(jì)算中，對(duì)帶翼墻的計(jì)算寬度按以下情況取其小值：即①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的翼緣寬度；③墻肢總高度的1/10；④剪力墻厚度加兩側(cè)翼墻厚度各6倍的長(zhǎng)度。 

　　4、為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工，使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力，規(guī)范要求一、二級(jí)抗震墻時(shí)墻的厚度應(yīng)≥160mm，底部加強(qiáng)區(qū)宜≥200mm，三、四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)應(yīng)≥140mm，豎向鋼筋應(yīng)盡量配置于約束邊緣。 

　　5、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、魚骨式結(jié)構(gòu)片墻及小開洞墻。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小也不宜過長(zhǎng)，以防止截面應(yīng)力相差過大。聯(lián)肢墻是由連梁連接起來的剪力墻，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。 

　　壁式框架：當(dāng)剪力墻開洞過大時(shí)形成寬梁、寬柱組成的短墻肢，構(gòu)件形成兩端帶有剛域的變截面桿件，在內(nèi)力作用下許多墻肢將出現(xiàn)反彎點(diǎn)，墻已類似框架的受力特點(diǎn)，因此計(jì)算和構(gòu)造應(yīng)按近似框架結(jié)構(gòu)考慮。綜上所述，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。 

　　二、空心剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施 

　　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(jí)不回氏于C25. 

　　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(duì)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、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(duì)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。 

　　4、豎向孔洞 

　　豎向孔洞對(duì)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. 

　　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(duì)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�？招募袅�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. 

　　6、連梁 

　　連梁是對(duì)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。 

　　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(duì)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。 

　　8、錨固長(zhǎng)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(duì)滑移區(qū)域仁的摩阻力；（3）變形鋼筋橫肋對(duì)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。 

　　三、剪力墻鋼筋分布 

　　1、剪力墻中鋼筋的作用 

　　剪力墻中的鋼筋主要分為水平分布的鋼筋與豎向分布的鋼筋兩種。鋼筋存在于剪力墻中，主要表起四個(gè)方面的作用。第一，使剪力墻具有一定的延展性，在被破壞前會(huì)被發(fā)現(xiàn)具有明顯的位移與預(yù)兆，避免脆性破壞的發(fā)生；第二，如果混凝土?xí)�出現(xiàn)被破壞的現(xiàn)象，鋼筋仍然能夠防止剪力墻不會(huì)發(fā)生突然倒塌的情況；第三，當(dāng)環(huán)境溫度與濕度發(fā)生變化時(shí)，鋼筋的存在可以有效的預(yù)防裂縫的出現(xiàn)；第四，如果在施工過程中有裂縫的出現(xiàn)，剪力墻可以防止裂縫的延裂與擴(kuò)散。 

　　2、剪力墻的鋼筋布置要求 

　　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，空心剪力墻中間會(huì)布有豎向孔洞，并且至少是雙排布置的。而分布于鋼筋之間的拉接鋼筋，位置應(yīng)該是在孔洞之間，間距在小于500mm，如果是邊緣的構(gòu)析，拉筋的間距還可以適當(dāng)?shù)臏p小。 

　　結(jié) 語 

　　空心剪力墻結(jié)構(gòu)在我國建筑行業(yè)中得到了普遍的運(yùn)用，但是仍然存在著一些質(zhì)量通病，要求相關(guān)技術(shù)人員還要要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷的進(jìn)行技術(shù)研究，在解決好這些質(zhì)量通病問題后，促進(jìn)空心剪力墻技術(shù)進(jìn)一步得到發(fā)展。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]白現(xiàn)舉.住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中短肢剪力墻技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊.2012（3） 

　　[2]黃建 楊威.短肢剪力墻技術(shù)新觀[J].城市開發(fā).2009（7） 

　　[3]任遷.對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁的認(rèn)識(shí)[J].山西建筑.2013（11）