框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)體系；剪力墻；設(shè)計(jì)；布置原則；問題分析 

　　1 引言 

　　隨經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對建筑結(jié)構(gòu)要求越來越復(fù)雜，框剪結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用于高層住宅、辦公樓等建筑當(dāng)中。因框剪結(jié)構(gòu)具建筑布局較靈活特點(diǎn)，能夠依據(jù)業(yè)主不同需求盡可能的進(jìn)行房間自由分割，且有適當(dāng)剪力墻，具相當(dāng)大剛度，使框架剪力墻結(jié)構(gòu)具較高承載力，較好的整體性和延展性，且有很強(qiáng)吸收地震力能力，從而可大大減小結(jié)構(gòu)本身側(cè)移。在抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行的時候就盡量的不考慮填充墻體在地震發(fā)生的時候有所作為，只讓其充當(dāng)一個分隔房間的作用，僅此而已。尤其在抗震要求較嚴(yán)格地區(qū)，要優(yōu)先考慮這種結(jié)構(gòu)體系，剪力墻在設(shè)計(jì)的時候，對剪力墻厚度、布置方式以及數(shù)量都關(guān)系結(jié)構(gòu)安全和技術(shù)經(jīng)濟(jì)是否合理等關(guān)鍵問題。本文對框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻厚度、長度及數(shù)量的確定進(jìn)行了探討，從剪力墻豎向、平面布置方面對剪力墻布置原則進(jìn)行了闡述，并對剪力墻設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些問題進(jìn)行分析，以期能夠提供參考。 

　　2 工程概況 

　　某工程是臨街建筑，一層是商場，2～12層是住宅，一層層高是4.6m，標(biāo)準(zhǔn)層的層高是3.0m，其總高是38.2m。場地的地貌屬于溶蝕谷地，地質(zhì)構(gòu)造比較穩(wěn)定，屬于Ⅱ類場地，地震特征的周期值設(shè)計(jì)是0.35s，基礎(chǔ)的持力層是中風(fēng)化的泥質(zhì)灰?guī)r，基巖埋深5～6m，比較適宜建筑。此工程按照Ⅵ度地震烈度設(shè)防，設(shè)計(jì)地震的加速度是0.05g，基本風(fēng)壓是0.3kN/m2，設(shè)計(jì)地震的分組是第一組。 

　　3 剪力墻厚度的確定 

　　框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中，剪力墻有邊緣的約束構(gòu)件，即邊框梁和邊框柱，規(guī)范當(dāng)中規(guī)定帶邊框的剪力墻截面的厚度如下：①抗震設(shè)計(jì)的時候，一級、二級剪力墻底部的加強(qiáng)部位厚度均不要低于200mm，且不要低于1/16層高；②其他情況下不要低于160mm，且不要低于1/20層高。邊緣梁寬度應(yīng)與墻同厚，高度可以取2倍的墻厚。因此，一個合理剪力墻的厚度是經(jīng)濟(jì)合理、結(jié)構(gòu)安全。綜述所述，剪力墻厚度滿足1/16或者1/20層高前提下，200mm最好。 

　　4 剪力墻數(shù)量和長度 

　　通過實(shí)際工程設(shè)計(jì)，通常都要有適合的剪力墻數(shù)量。在計(jì)算信息，如結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移角、周期等都相對比較容易滿足，我們在這其中要注意對剪力墻和框架柱各自承擔(dān)傾覆彎矩間的比例進(jìn)行控制，當(dāng)剪力墻所承擔(dān)傾覆彎矩超過框架傾覆彎矩的50%才可把這種結(jié)構(gòu)形式定性為計(jì)算模型當(dāng)中選作框架剪力墻結(jié)構(gòu)�？偨Y(jié)成功設(shè)計(jì)實(shí)例，通常底層結(jié)構(gòu)的剪力墻的截面面積（Aw）及柱截面的面積（Ac）之和對樓層的面積（Af）之比及剪力墻的截面面積（Aw）與樓面的面積（Af）之比控制在表1范圍內(nèi)。 

　　剪力墻面積及厚度確定以后，剪力墻長度L=Aw/ht自然的就知道了。剪力墻要具延性，寬高比超過2的墻體容易設(shè)計(jì)為彎曲破壞延性的剪力墻，從而可避免脆性剪切的破壞。若墻的長度較長，為滿足各墻段的高寬比高于2，可通過洞口開設(shè)把長墻分為長度較小且均勻的整體墻或聯(lián)墻肢，因開洞形成洞口連梁采用彎矩較小連梁進(jìn)行連接比較好，使墻段的本身認(rèn)為是分成獨(dú)立的墻段。此外，連梁的兩端連接剪力墻比較長，剪力墻和連梁形成了一個整體，其剛度較大，所吸收水平的地震力較大，連梁作剪力墻間的傳力構(gòu)件容易出現(xiàn)超限剪切，此時可以考慮把洞口開大一些，為減小連梁量測剪力墻的長度，受彎產(chǎn)生裂縫的寬度很小，因此墻體配筋能充分發(fā)揮作用，墻體的長度不要超過8m；另外要注意剪力墻洞口布置應(yīng)盡量避開平面外彎矩作用在因開洞形成連梁上，否則對連梁受力不利。 

　　5 剪力墻布置原則 

　　5.1剪力墻平面布置的原則 

　　剪力墻平面布置的原則是分散、均勻、周邊、對稱布置。分散、均勻原則要求每片剪力墻的剛度不應(yīng)太大，連續(xù)尺寸不應(yīng)太長，使剪力墻數(shù)量盡量多一些，分散一些，每片墻肢彎曲剛度要適中，不要因?yàn)閭�別的墻肢局部破壞影響整體抗側(cè)力性能。剛度愈大，墻肢承擔(dān)吸收荷載就愈大，同樣應(yīng)考慮墻肢開洞減輕個別的墻肢剛度的集中問題。周邊原則為使建筑物剛度中心及平面型心吻合，確保建筑物的抗扭能力。在周邊進(jìn)行剪力墻布置，抵抗扭轉(zhuǎn)內(nèi)力臂很大，在剪力墻數(shù)量合適情況下，不需要為滿足使用的要求而增加剪力墻的數(shù)量，不僅節(jié)約造價，又起到較好抗扭效果。剪力墻布置在應(yīng)力較集中處（端部的轉(zhuǎn)角處及凸凹角處），另外，對高層建筑來說，因建筑空間的要求、電梯間、樓梯間及管道井處因開洞對樓板的剛度連續(xù)性造成嚴(yán)重破壞的，有必要采取相應(yīng)措施對這些地方進(jìn)行加強(qiáng)，為補(bǔ)足薄弱增設(shè)剪力墻。在滿足以上原則基礎(chǔ)上，我們還需注意剪力墻間距要求。 

　　5.2剪力墻豎向的布置原則 

　　剪力墻進(jìn)行豎向設(shè)置宜沿建筑物的全高進(jìn)行，盡量不要隨意中斷，基于建筑功能的要求需中斷剪力墻的時候，在轉(zhuǎn)換層，我們應(yīng)采取加強(qiáng)措施。國外規(guī)范當(dāng)中提到，以需中斷剪力墻對結(jié)構(gòu)側(cè)移的剛度不會造成太大影響，對頂部位移影響也較小，且轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)只與分配到絕對地震的作用有關(guān)，無需采取特殊加強(qiáng)措施，這樣可減少混凝土用量，大大減低工程造價。另外，剪力墻宜落地，在實(shí)際工程當(dāng)中因建筑物的使用功能要求，有部分剪力墻不可落地，所以，我們應(yīng)采取相應(yīng)措施對轉(zhuǎn)換層進(jìn)行加強(qiáng)。剪力墻在兩個主軸方向宜組合布置為T形、L形及口字形筒體，盡量防止一字形墻出現(xiàn)，這樣可提高剪力墻墻身剛度，當(dāng)單片的長度很長剪力墻應(yīng)作開洞處理，建筑的使用功能當(dāng)中要求此處不能出現(xiàn)洞口的時候，需用填充墻體來作填充處理。洞口豎向，應(yīng)作對齊處理，洞口的兩側(cè)要按照先行的規(guī)范來設(shè)置邊緣的構(gòu)件，并采取加強(qiáng)措施，以滿足使用功能要求。 

　　6 結(jié)語 

　　對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選型以后，對建筑結(jié)構(gòu)形式應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化過程當(dāng)中我們需反復(fù)調(diào)整和計(jì)算，并對結(jié)構(gòu)計(jì)算進(jìn)行分析。有關(guān)框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻設(shè)計(jì)要在合理利用規(guī)范當(dāng)中所提供的前提條件，盡量滿足甲方在實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和建筑的平面布置等方面的要求，在結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻和框架起到了較好互補(bǔ)作用，對一些抗震要求較高地區(qū)選用此結(jié)構(gòu)形式比較適合。