维普资讯 http://www.cqvip.com 剪力墙结构设计中 若干问题的探讨 文／黄淳 摘要：本文探讨了剪力墙的结构布置、结构计算及技术构造措施中的一些问题。 关键词：剪力墙抗侧刚度短肢连梁 １刖茜 用现浇剪力墙结构，可以将承重墙与分 隔墙合二为一，相对来说比较经济。另 外，室内较框架结构简洁，没有露梁、 露柱现象，外形美观，便于室内布置， 成，其结构承载力及刚度都很大，侧移 变形小，抵抗水平侧移能力强，经过合 理设计可做成抗震性能很好的廷ｌ生剪力 墙。缺点是由于剪力墙最大问距的限 制，使建筑平面和使用空间受到一定的 局限。结构的延性一般不如框架结构和 框架剪力墙结构体系，结构自重较大， ２０世纪６０年代出现剪力墙结构，由 于其抗侧刚度大，能有效地减少侧移， 且具有较好的抗震性能，因而被广泛应 用于多层和高层钢筋ｔ昆凝土建筑中。在 高层住宅、旅馆等居住性建筑中，居 室和客房均为小房间，分隔墙较多，采 使用功能更好，且增大了使用面积，因 此受到了开发商和业主的普遍欢迎。 剪力墙由墙肢和连梁两种构件组 Ｅｓ＝ｎ’Ｅｌ 动载系数Ｋｄ，其值变动于１．１５～１．２０之 间，根据交通繁重程度取用。 ２．３混凝土板平面尺寸的确定 混凝土板通常采用板宽为 ３．５～３．７５ｍ，板长为４．０～５．５ｍ。为判断 所选板尺寸是否合适，应进行温度翘曲 应力计算，并同荷载应力叠加，验算综 合成力是否小于混凝土的抗折强度。 即： 盯ｃ＝盯ｎ＋盯Ｔ≤盯 选用对面层的影响非常大，要不断地总 结经验，因地制宜地选用更合适的基层 式中：１３－－地基回弹模量增大系数； ｎ＝ｎ （８．４ｈ／Ｅ ＋０．５８）； 材料，以延长路面的使用寿命。 （２）石灰土基层因其受水浸泡后 易液化、变软，建议不要直接用在混凝 土的基层，而用石灰土做底基层，在其 上加一层水泥稳定粒料。 （３）面层的厚度和平面尺寸，是 ｎ，一计算荷位系数，板中荷位取 １．０，横边荷位取０．７５； ｈ一混凝土板厚（ｃｍ）； Ｅ．一地基的当量回弹模量（Ｍｐａ）， 可根据基层、路基的回弹模量，拟定的 基层厚度，由当量回弹摸量Ｅ。计算图求 得。 以混凝土疲劳开裂为临界状态，按荷载 应力和温度翘曲应力大小确定的。由于 应力计算公式假设了板和地基保持接 触，对水泥混凝土面层下的基层和路基 （４）混凝土板的计算荷载应力盯 。 利用应力计算模图，根据初拟的混凝土 式中：盯 一综合应力； 盯 最大荷载虚力，按轴载１２０ｋＮ 计算； 盯广温度翘曲应力； 盯 一混凝土计算抗折强度。 板厚ｈ，板和地基的模量比Ｅ ／Ｅ。，及轴 载大小Ｐ，确定板内最大荷载应力盯。 由于路面不平整（特别是横向接缝处）和 车辆本身的震动，轴载对路面有动态效 应。动轴载的变化一般呈正态分布。因 此，对于静轴载的应力计算结果应乘以 的刚度有一定的要求。各项计算参数， 对计算应力值都有一定的影响，在设计 时，应结合具体工作条件和设计经验慎 重选用。 结语 （１）水泥混凝土路面基层材料的 （作者单位：广西北海市市政工程 设计院） ９２ ２００８／８中华建设 维普资讯 http://www.cqvip.com 总高度不大时结构材料耗费可能较多。 笔者依据有关规范并结合设计经验，对 几个问题进行了一些探讨，供同行们参 考。 因此，墙段的长度不宜大于８ｍ。设计 部的内力又反过来减小与之相连的墙肢 的内力和变形，对墙肢起到一定的约束 作用，改善墙肢的受力状态。因此，连 梁对于剪力墙结构尤为重要，在对墙肢 中，可通过开设结构洞口将长墙分成长 度较小的若干段，洞口、连梁宜采用弱 连梁ｆ跨高比宜大于６）。 ２．４剪力墙结构整体刚度不宜过大 剪力墙结构刚度很大，一般来说周 起连接作用的同时，还对所连接的墙肢 起到一定的约束作用。 ４．２连梁设计的处理方法 在带连梁的剪力墙设计中，连梁 ２结构布置 剪力墙结构中竖向荷载、水平地震 作用和风荷载都由钢筋混凝土剪力墙承 期较短，相应地震力较大。如果剪力墙 结构刚度过大，不仅材料消耗多，不经 受。所以剪力墙的布置应在满足建筑使 用要求的前提下，沿结构的主要轴线， 尽可能地规则拉通、对称布置。既要考 虑便于梁板等承担竖向荷载的构件的布 置，又要尽量使结构刚度对称，减少偏 心，从而减少扭转效应的影响。同时， 还应注意以下几个问题： ２．１避免出现小墙肢 《高层建筑混凝土结构技术规程》 （ＪＧＪ３－－２００２）中规定： “矩形截面 墙肢的截面高度ｈｗ不宜小于截面宽度 ｂｗ的５倍。”一旦出现上述情况，对墙 肢轴压比、配筋等都有严格的，设 计施工都比较困难。在实际设计中，独 立小墙肢基本上可以通过合并洞口等方 法消除，或合理布置剪力墙，使小墙肢 成为墙体翼缘，其受力状态明显好于独 立小墙肢，仅适当加强配筋即可。 ２．２谨慎采用短肢剪力墙结构 近年来兴起的短肢剪力墙结构，既 有利于建筑的灵活布置，又可进一步减 轻结构自重，比较受业主欢迎。但由于 抗震性能较差，地震区应用经验不多， 为安全起见，《高层建筑混凝土结构技 术规程》ｆＪＧＪ３－－２００２）对这种结构作了 较严格的规定。 ２．３单片剪力墙刚度不宜过大 剪力墙结构应具有足够的延性，细 高的剪力墙（高宽比大于２）容易设计成弯 曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性 的剪切破坏。此外，单片剪力墙刚度过 大，承担的水平力份额较大，一旦破坏 就会出现严重后果。同时，墙段长度较 小时，墙体的配筋能够充分发挥作用， 济，而且，地震力过大会使部分墙肢和 连梁超筋或截面不符合抗剪要求，造成 截面设计困难。一般宜控制剪力墙结构 的刚度能满足位移限值要求即可。 ３结构电算 结构电算是结构设计中的重要步 骤。结构电算时应注意以下几个问题： ３．１计算简图要准确 电算的计算简图应与实际施工图一 致，主要为剪力墙开洞大小、门窗洞口 位置、剪力墙长度、剪力墙厚度、计算 高度等。此外，输入的简化构件模型应 与实际受力情况相符。 ３．２参数的选取要准确 ｆ１）？昆凝土构件容重，考虑装饰荷载 后，取２６—２７ＫＮ／ｍ。较为合适。 ｆ２）振型数在考虑平扭藕连计算时， 不应小于１５，且应满足“振型参与质量 系数＞９０％”的要求。 ｆ３）周期折减系数应根据填充墙的数 量、材质，采用０．８５ ０．９５。 （４）当抗震设防烈度为６度或７度时， 连梁刚度折减系数不宜小于０．７；抗震 设防烈度为８度时．不宜小于０．５。 （５）楼面梁刚度增大系数可根据翼缘 情况取１．５～２．０。 ４连梁设计 ４．１连梁的作用 在剪力墙结构中，连接墙肢与墙 肢的梁称为连梁。在水平荷载作用下， 墙肢发生弯曲变形，使连梁端部产生转 角，从而使连梁产生内力，同时连梁端 的跨高比和截面尺寸受到许多因素的影 响，如设计不当常会出现连梁承载力超 限或连梁截面不符合设计要求的情况， 设计时可从以下方面考虑。 （１）对连梁的刚度进行折减。连 梁由于跨高比较小。与之相连的墙肢刚 度大等原因，在水平力作用下的内力往 往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂 缝，刚度减小，内力重新分布。因此， 在开始进行结构整体计算时，就需对连 梁刚度进行折减。 （２）增加剪力墙洞口的宽度、减 小连梁高度。即增加连梁跨度，减小连 梁高度，其目的是减小连梁刚度，同时 由于减小了结构的整体刚度，也就减小 了地震作用的影响，使连梁的承载力有 可能不超限。 （３）增加剪力墙的厚度。增加剪 力墙的厚度，即增加连梁的截面宽度， 其结果一方面由于结构整体刚度加大， 地震作用产生的内力增加，另一方面连 梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正 比。由于剪力墙的厚度增加后，地震作 用所产生的内力并不按墙厚增加的比例 分配给剪力墙，而是小于这个比例，因 此有可能使连梁抗剪承载力不超限。 结语 剪力墙结构设计中有很多需要注 意的问题，也有一些技巧，只有熟练 地掌握规范，并具有良好的结构概 念，才能设计出既安全又经济适用的 优秀作品。 （作者单位：湖南省建筑设计院） 中华建设２００８￣ ９３
