摘要：目前，隨著(zhù)小高層建筑越來(lái)越多的運用，在建筑設計中如何使建筑經(jīng)濟合理已成當務(wù)之急，剪力墻通常用于小高層住宅設計中，滿(mǎn)足實(shí)用、經(jīng)濟、合理的使用要求。文章對小高層建筑的剪力墻設計進(jìn)行了分析研究，對小高層建筑設計提出參考。

　　關(guān)鍵詞：剪力墻設計；小高層建筑；邊緣構件

　　一、剪力墻結構

　　（一）剪力墻的概念和結構效能

　　建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時(shí)，這種墻體既承擔水平構件傳來(lái)的豎向荷載，同時(shí)承擔風(fēng)力或地震作用傳來(lái)的水平地震作用。剪力墻即由此而得名（抗震規范定名為抗震墻）。

　　剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻，因此墻體的布置必須同時(shí)滿(mǎn)足建筑平面布置和結構布置的要求。

　　剪力墻結構體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，可建造較高的建筑物。

　　剪力墻結構的優(yōu)點(diǎn)是側向剛度大，在水平荷載作用下側移小，其缺點(diǎn)是剪力墻的間距有一定限制，建筑平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建筑，另外結構自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。

　　剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板，可以不設梁，所以空間利用比較好，可節約層高。

　　（二）普通剪力墻結構的結構布置

　　1．平面布置。剪力墻結構中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻承受，所以剪力墻應沿平面主要軸線(xiàn)方向布置。

　�。�1）矩形、L形、T形平面時(shí)，剪力墻沿兩個(gè)正交的主軸方向布置；

　�。�2）三角形及Y形平面可沿三個(gè)方向布置；

　�。�3）正多邊形、圓形和弧形平面，則可沿徑向及環(huán)向布置。

　　單片剪力墻的長(cháng)度不宜過(guò)大：

　�。�1）長(cháng)度很大的剪力墻，剛度很大將使結構的周期過(guò)短，地震力太大不經(jīng)濟；

　�。�2）剪力墻以處于受彎工作狀態(tài)時(shí)，才能有足夠的延性，故剪力墻應當是高細的，如果剪力墻太長(cháng)時(shí)，將形成低寬剪力墻，就會(huì )由受剪破壞，剪力墻呈脆性，不利于抗震。故同一軸線(xiàn)上的連續剪力墻過(guò)長(cháng)時(shí)，應用樓板或小連梁分成若干個(gè)墻段，每個(gè)墻段的高寬比應不小于2。

　　2．每個(gè)墻段可以是單片墻，小開(kāi)口墻或聯(lián)肢墻。每個(gè)墻肢的寬度不宜大于8.0m，以保證墻肢是由受彎承載力控制，和充分發(fā)揮豎向分布筋的作用。內力計算時(shí)，墻段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用，每個(gè)墻段作為一片獨立剪力墻計算。

　　二、剪力墻設計

　　剪力墻所承受的豎向荷載，一般是結構自重和樓面荷載，通過(guò)樓面傳遞到剪力墻。豎向荷載除了在連梁（門(mén)窗洞口上的梁）內產(chǎn)生彎矩以外，在墻肢內主要產(chǎn)生軸力�？梢园凑占袅�墻的受荷面積簡(jiǎn)單計算。

　　在水平荷載作用下，剪力墻受力分析實(shí)際上是二維平面問(wèn)題，精確計算應該按照平面問(wèn)題進(jìn)行求解�？梢越柚�于計算機，用有限元方法進(jìn)行計算。計算精度高，但工作量較大。在工程設計中，可以根據不同類(lèi)型剪力墻的受力特點(diǎn)，進(jìn)行簡(jiǎn)化計算。

　　整體墻和小開(kāi)口整體墻：在水平力的作用下，整體墻類(lèi)似于一懸臂柱，可以按照懸臂構件來(lái)計算整體墻的截面彎矩和剪力。小開(kāi)口整體墻，由于洞口的影響，墻肢間應力分布不再是直線(xiàn)，但偏離不大�？梢栽谡�體墻計算方法的基礎上加以修正。

　　聯(lián)肢墻：聯(lián)肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成，可以采用連續化方法近似計算。

　　壁式框架：壁式框架可以簡(jiǎn)化為帶剛域的框架，用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法進(jìn)行計算。

　　框支剪力墻和開(kāi)有不規則洞口的剪力墻：此兩類(lèi)剪力墻比較復雜，最好采用有限元法借助于計算機進(jìn)行計算。

　　框架結構和剪力墻結構，兩種結構體系在水平荷載下的變形規律是完全不相同的�？蚣艿膫纫魄�線(xiàn)是剪切型，曲線(xiàn)凹向原始位置；而剪力墻的側移曲線(xiàn)是彎曲型，曲線(xiàn)凸向原始位置。在框架—剪力墻（以下簡(jiǎn)稱(chēng)框－剪）結構中，由于樓蓋在自身平面內剛度很大，在同一高度處框架、剪力墻的側移基本相同。這使得框—剪結構的側移曲線(xiàn)既不是剪切型，也不是彎曲型，而是一種彎、剪混合型，簡(jiǎn)稱(chēng)彎剪型。在結構底部，框架將把剪力墻向右拉；在結構頂部，框架將把剪力墻向左推。因而，框—剪結構底部側移比純框架結構的側移要小一些，比純剪力墻結構的側移要大一些；其頂部側移則正好相反�？蚣芎图袅�墻在共同承擔外部荷載的同時(shí)，二者之間為保持變形協(xié)調還存在著(zhù)相互作用�？蚣芎图袅�墻之間的這種相互作用關(guān)系，即為協(xié)同工作原理。

　　考慮地震作用組合的剪力墻，其正截面抗震承載力應按規定計算，但在其正截面承載力計算公式右邊，應除以相應的承載力抗震調整系數γRE。剪力墻各墻肢截面考慮地震作用組合的彎矩設計值：對一級抗震等級剪力墻的底部加強部位及以上一層，應按墻肢底部截面考慮地震作用組合彎矩設計值采用，其他部位可采用考慮地震作用組合彎矩設計值乘以增大系數。

　　三、小高層中剪力墻設計實(shí)例

　　（一）布置

　　剪力墻布置必須均勻合理，使整個(gè)建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且X，Y 兩向的剛重比接近。在結構布置應避免一字形剪力墻，若出現則應布置成長(cháng)墻（h/w>8）；應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無(wú)法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5倍時(shí)，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長(cháng)，因轉角處應力容易集中，有條件兩個(gè)方向均應布置成長(cháng)墻。

　　（二）配筋及構造

　　對于小高層住宅來(lái)說(shuō)，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對于結構安全及工程的經(jīng)濟性具有十分重要的作用。

　　（三）剪力墻墻體配筋（以200厚墻體為例）

　　一般要求水平鋼筋放在外側，豎向鋼筋放在內側。配筋滿(mǎn)足計算及規范建議的最小配筋率即可。加強區φ10@200，非加強區φ8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體配筋大多由水壓力，土壓力產(chǎn)生的側壓力控制，而由于簡(jiǎn)化計算經(jīng)常由豎向筋控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。

　　（四）設置邊緣構件

　　一、二級抗震設計的剪力墻底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設置約束邊緣構件。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿(mǎn)足規范要求的最小配筋率，建議加強區0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，控制配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進(jìn)行截面設計，并應控制其縱向鋼筋配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；而對于一個(gè)方向長(cháng)肢另一方向短肢的墻體，設計中往往就按長(cháng)肢墻進(jìn)行暗柱配筋。

　　（五）合理配筋

　　剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，在地震作用下彎矩、剪力很大，有時(shí)很難進(jìn)行設計，如果加大連梁高度，配筋值有時(shí)反而更大。對于窗洞樓面至窗臺部分可用磚或其他輕質(zhì)材料砌筑。對于窗臺有飄窗時(shí)，可再增加一根梁，兩根梁之間用磚填充。連梁配筋應對稱(chēng)配置，腰筋同墻體水平筋。

　　四、結語(yǔ)

　　建筑設計中剪力墻運用具有較好的抗震性能，且結構布置靈活，造價(jià)低，經(jīng)濟性好，所以小高層住宅較多的使用這種設計形式。經(jīng)過(guò)對設計、施工和使用中發(fā)現的問(wèn)題進(jìn)行總結，進(jìn)一步優(yōu)化，這種結構形式的小高層住宅是值得發(fā)展的住宅模式�？傊�，對小高層建筑設計一般力求合理性與經(jīng)濟性，建筑設計中要合理把握關(guān)鍵部位及次要部分，這也是小高層建筑設計中需要努力改進(jìn)的方向。

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