广州南方建筑设计研究院四川分院
摘要：剪力墙可结合建筑隔墙灵活布置，作为主要的抗侧力构件结构侧向刚度大，且连梁具有很好的耗能性能，因而剪力墙结构在高层住宅建筑中应用相当广泛。笔者根据相关结构规范及大量工程实践经验对高层剪力墙结构在设计过程中的剪力墙布置、厚度确定、长墙肢处理、钢筋配置及连梁设计等相关问题提出了一些个人观点及看法。
关键词：剪力墙；结构设计；平面布置；钢筋配置；长墙肢；连梁
引言
2011年12月，中国社会蓝皮书发布，中国城镇人口占总人口的比重将首次超过50%，标志着中国城市化首次突破50%，这一数据还在加速上升。随着城镇化的加速发展，城市人口也越来越集中，土地资源越来越紧缺，高层建筑已经成为了城镇化建设的必然产物。在城市中人口居住密集的住宅小区，剪力墙结构成为了大多数结构设计人员选择的结构体系。全面系统的学习掌握剪力墙结构设计的基本方法便成为了广大结构设计人员的共同目的。通过大量的工程实践积累更多丰富的设计经验，让剪力墙结构在城镇化建设的过程中的作用更加显著。但目前结构设计人员水平参差不齐且规范中也存在一些没有明确规定的细小问题使得设计人员更加难以理解，把握不到位。本文结合笔者自身在剪力墙结构设计过程中总结的一些问题和大家共同探讨。
一 剪力墙平面布置
1.剪力墙结构中全部水平力都由剪力墙承担。所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。特别是在抗震结构中，应避免仅单向有墙的结构布置形式，并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。一般尽量控制在两个方向指标相比不超过80%。
2.剪力墙应尽量拉通对直，形成框架以增加抗震能力。门窗洞口上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，使受力明确，计算简单。在抗震结构中，应避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙。叠合错洞墙的特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，而且还在洞口之间形成薄弱部位，对抗震尤为不利。
3.布置墙体时应考虑基础的布置，墙体形状越规则，承台就越容易设计，墙体离得太近，基础会出现很多联合承台，即算不清楚，又会增加造价。特别是相邻位置有降板要求时同一基础承台还得变标高。
4.剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高。剪力墙沿竖向改变时，允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度逐渐减小，避免各层刚度突变，造成应力集中。
5.较长的剪力墙宜开设洞口，将其分为均匀的若干墙段，墙段之间宜采用连梁连接，墙肢截面高度不宜大于8 m。
6.高层建筑不应采用全部为短肢剪力墙的结构形式，短肢墙应尽可能设置翼缘。在短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），以形成共同抵抗水平力的剪力墙结构。
7.控制剪力墙平面外弯矩，应采取增加与沿梁轴线方向的垂直墙肢，或增加壁柱、柱等方式，来减少梁端部弯矩对墙的不利影响。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接，减小墙肢平面外弯矩。
8.不宜将楼面主梁直接支承在剪力墙之间的连梁上。因为一方面主梁端部约束达不到要求，连梁没有抗扭刚度去抵抗平面外弯矩；另一方面对连梁本身不利，连梁本身剪切应变较大，容易出现裂缝，因此应尽量避免。
9.剪力墙还要注意楼板的约束，无楼板约束的墙体，容易失稳且水平力不能有效的传递。
10.剪力墙的位置遵循均匀、分散、对称和周边的原则，在平面布置上尽可能靠近结构的周边，以减小结构扭转。不能对称时，应使结构的刚度中心和质量中心接近。
二 剪力墙厚度的确定
在结构初步设计阶段可按照相关规范条文的最低要求先初步确定墙体厚度，在施工图阶段剪力墙墙厚的确定应考虑多方面的因素。墙体厚度应尽量满足建筑功能的需要（比如：住宅建筑墙体厚度应要求与砖墙同厚）；墙体厚度还应该满足轴压比承载能力的要求；为了满足这些要求往往可以通过调整剪力墙混凝土强度等级、增加墙肢长度及优化整个结构平面布置等等。
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三 剪力墙结构中长墙肢墙的处理
规范规定墙肢长度超过8米即视为长墙肢墙，但实际工程中还应该注意与整个平面内各个墙肢的相对长度，规范限制墙肢长度主要是为了避免平面内个别墙肢因为长度相对于其他墙肢长度差别较大而使得地震力分布不均匀造成的地震力分布集中，所以应该注意当墙肢不超过8米而其他墙肢长度相对较小时，也应该注意对相对较长的墙肢进行适当的处理。墙肢长度较长时其刚度较大，为避免剪力墙发生脆性及剪切破坏，使剪力墙具有一定的延性，通常我们可通过开设小洞口将长墙分成长度较小而均匀的连肢墙，采用具有足够刚度及耗能能力的连梁连接。尽量能将平面内所有剪力墙的墙肢长度布置得越接近越好。
四 边缘构件纵筋及箍筋配置
约束边缘构件及底部加强部位构造边缘构件以箍筋为主，箍筋或拉筋间距可与墙身分布筋不一致（当用水平分布筋代替箍筋时，尽量一致或为墙身分布筋间距的一半）；边缘构件箍筋可采用墙体水平筋替代，但不应超过总量的30%。边缘构件纵筋配置时应该注意计算程序的假定条件，以SATWE为例当墙长小于3倍墙厚或一字形墙截面高度不大于800mm时，应按柱子配筋即计算书中所示的配尽量应该配置在边缘构件的边上而不是将计算面积的2倍配置在整个边缘构件内；当个别边缘构件配筋面积较大时可以考虑采用组合墙配筋方式配置边缘构件钢筋；同一截面可采取不同直径钢筋进行配筋设计，以使实际配筋与计算或构造要求配筋更接近，且大直径钢筋放置在角部。
五 剪力墙墙体钢筋的分布及构造
相关规范规定：剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率，一、二、三级时均不应小于0.25％，四级和非抗震设计时均不应小于0.20％。剪力墙的竖向和水平分布钢筋的间距均不宜大于300mm，直径不应小于8mm。剪力墙的竖向和水平分布钢筋的直径不宜大于墙厚的1／10。剪力墙的墙体配筋一般计算出来都是按照构造要求配筋即可，但出现这几种情况是应注意墙体配筋：当墙肢长度较短且墙肢布置在平面转角位置或沿墙肢平面内梁截面较大时；轴压比接近规范限值时；墙肢承受特殊荷载时；在墙体厚度变截面的分界层等等。墙体竖向钢筋还应当考虑一个施工因素，楼层层高高的在满足计算要求的前提下尽量采用大直径钢筋，确保钢筋笼的稳定性。
六 剪力墙连梁超筋处理
在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢间的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大，与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下，连梁的内力往往很大。此外，高层建筑中，由于连梁两端墙肢的不均匀压缩，会引起连梁两端的竖向位移差，这也将在连梁内产生内力。在设计时很容易出现连梁配筋超限及难以符合设计要求的现象。根据《高层建筑混凝土结构技术规范》及实际项目经验，可以采用以下处理措施：
1.连梁由于跨高比小，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，刚度减弱，内力重分布。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。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.2.1条规定：“高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5”一般在实际设计中我们在0.5~0.8之间取值，以符合截面设计的要求.
2.增加剪力墙厚度亦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，另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后，地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
3.提高混凝土等级。混凝土等级提高后，结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例，有可能使连梁的受剪承载力不超限。
4.减小连梁截面高度，使连梁内计算内力减小。
结束语
随着市场经济的持续发展，人们对高层建筑的需求越来越多，但是对建筑结构的设计要求也越来越高，在要求建筑的结构安全性的同时还要求使用功能多样化、空间最大化、建筑外立面创新化、经济最大化等等。因此，以后的建筑结构设计将面临更多的挑战，设计人员对剪力墙结构设计要依据新规范规定的设计原则结合实际情况，发挥创新，不断提高剪力墙结构设计的技术水平朝更人性化的建筑产品靠拢，让人们对建筑设计产品的满意度越来越高。
参考文献：
[1]马云成 浅谈剪力墙结构设计中的几个问题[J].山西建筑，2011（29）
[2]朱炳寅 高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析 中国建筑工业出版社 2013.1
[3]朱炳寅 建筑结构设计问答及分析 中国建筑工业出版社 2013.5
论文作者:黄胜超
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/14
标签：剪力墙论文; 结构论文; 墙体论文; 刚度论文; 截面论文; 钢筋论文; 构件论文; 《基层建设》2016年8期论文;