浅谈剪力墙结构设计的几点心得

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈剪力墙结构设计的几点心得范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要:论述了剪力墙设计中的基本概念、剪力墙的边缘构造、剪力墙结构的厚度和配筋问题及剪力墙结构的超长问题。

Abstract: The basic concept of shear wall design, wall edge structure, wall structure and wall thickness and reinforcement problems with the structure of the long title are presented.

关键词:结构设计;剪力墙;构造

Key words: structural design;shear wall;structure

中图分类号:TU22 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0216-01

1剪力墙设计中的基本概念

(1)剪力墙高和宽尺寸较大,但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其肢长与厚度的比值,当比值≤3时可按柱设计,当比值在3到5之间时可视为异形柱,按双向受压构件设计。(2)剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求,墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此,应注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。(3)剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大,而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时,会造成墙肢平面外弯矩,而一般情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。因此应尽量避免平面外搭接,实在避免不了时应按规范采取相应措施,以保证剪力墙平面外安全。(4)墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取小值:①剪力墙之间的间距;②门窗洞口之间的翼缘宽度;③墙肢总高度的1/10;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。

2剪力墙的边缘构造

(1)结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差;计算分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性。因此,在矩形墙两端设边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动,提高抗剪能力。从89规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙(柱)、转角墙(柱),也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。(2)从2002年开始实施的建筑结构规范,根据结构类型及受力状况,对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘,按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。

3剪力墙结构的厚度和配筋问题

(1)根据抗震规范6.1.2条规定,8度地震区剪力墙结构的抗震等级至少应为二级;按6.4.1条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时≥200mm,且≥层高的1/16,其他部位≥160mm,当墙端头无翼墙或暗柱时≥层高的1/12。以上规定目的是为防止因墙体平面外刚度过小,稳定性差,容易在偏心荷载作用下压屈失稳,但这些规定对于8度地震区的多层及低高层剪力墙结构显得不够合理。例如5～15层的剪力墙结构,一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都小于0.2,电算结果墙体往往只需要构造配筋,但只因底部功能要求层高3.5～4.2m时,则墙厚需要320～350mm,显然不合理。所以,像这样特殊情况的低多层建筑不应要求死扣规范,而通过采用概念设计分析,控制墙肢轴压比,进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋,保证其整体性连接等措施,是可以使墙厚减小的。(2)墙体的配筋率。目前在《砼规》ll.7.11条文强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中,竖向和水平分布筋的最小配筋率均≥0.25%;部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率≥0.3%;这配筋率比其在20世纪80年代前的配筋率0.07%～0.1%要大多了,和国外的配筋率0.1%～0.25%的高者基本接轨,这在高层或者较长的剪力墙结构中应该是合理的,但对于低矮、短小的剪力墙值得探讨.墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝,设计中当建筑物较高、较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。

墙的竖向钢筋主要起抗弯作用,目前在一些多层、低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋,但配筋时所取的配筋率往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≤300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。

4剪力墙结构的超长问题

目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定,也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。笔者认为,今后当剪力墙结构超长时,应该慎重处理为好,过长时应该尽量设置温度伸缩缝,宜较严格遵守规范规定的限值,理由如下:

(1)剪力墙结构刚度大,受温差影响大,混凝土的收缩、徐变产生的变形大,墙体对楼面、屋面产生的约束也大;当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼面裂缝,其主要原因就在此。(2)混凝土结构受温度或收缩徐变的影响与众多因素有关;而体型庞大的剪力墙房屋往往形状复杂,混凝土收缩大,约束应力积聚也大,施工工艺及管理也难控制,环境影响使用变化难于判断,因此更难于解决混凝土收缩变形时,在受约束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝。(3)目前随着市场形势的变化,大部分工程要赶工加班,质量难保证,为赶工混凝土中水泥用量普遍增大,使混凝土收缩量增大,加上由于混凝土强度的提高,使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生,使结构出现裂缝的因素增多。(4)普遍使用商品混凝土泵送施工,为了泵送,增大水泥用量。减少了中粗骨料含量和骨料粒径,加上泵送混凝土配合比和施工送料时的不良因素影响等都加大了结构收缩量,增加产生裂缝的因素。

综上所述,今后在处理超长结构时,特别是处理超长的剪力墙结构时要特别慎重,当发生由于建筑使用功能要求不允许超长建筑设永久缝时,建议采用对结构施加预应力的方法并结合采用设计构造措施、施工措施共同给予处理。

参考文献:

[1]GB50011-2001 建筑抗震设计规范[S].2008.

[2]JGJ3-2002 高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3]李国强.建筑结构抗震设计[Z].2002.

[4]李国强.简明高层钢筋混凝土结构设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2001.