一、剪力墻結(jié)構(gòu)

(一)剪力墻的概念和結(jié)構(gòu)效率

當(dāng)建筑物內(nèi)的垂直承重構(gòu)件主要由墻體承擔(dān)時，該墻體不僅承受水平構(gòu)件的垂直荷載，還承受風(fēng)或地震的水平地震。剪力墻由此命名（抗震規(guī)范稱為抗震墻）。

剪力墻是建筑物的隔墻和圍墻，因此墻體布置必須同時滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。

剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有良好的承載能力，具有良好的完整性和空間效應(yīng)，比框架結(jié)構(gòu)具有更好的抗側(cè)力。因此，可以建造更高的建筑。

剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是橫向剛度大，在水平荷載側(cè)移小。缺點(diǎn)是剪力墻間距有限，建筑平面布置不靈活，不適合需要大空間的公共建筑。此外，結(jié)構(gòu)重量大，靈活性差。一般適用于住宅、公寓和酒店。

剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用平板，無梁，空間利用較好，可節(jié)省樓層高度。

(二)普通剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置

1．平面布置。剪力墻結(jié)構(gòu)中的所有垂直荷載和水平力均由鋼筋混凝土墻承受，因此剪力墻應(yīng)沿平面主軸方向布置。

（1）矩形、L形、T形平面時，剪力墻沿兩個正交主軸方向布置；

(2)三角形和Y形平面可以沿三個方向布置；

(3)正多邊形、圓形置正多邊形、圓形和弧形平面。

單片剪力墻的長度不宜過大：

(1)剪力墻長度大，剛度大，結(jié)構(gòu)周期短，地震力大，不經(jīng)濟(jì)；

（2）只有當(dāng)剪力墻處于彎曲工作狀態(tài)時，才能有足夠的延展性。因此，剪力墻應(yīng)具有高度和細(xì)度。如果剪力墻過長，將形成低寬度剪力墻，由剪力損壞。剪力墻脆性，不利于抗震。因此，當(dāng)同一軸上的連續(xù)剪力墻過長時，應(yīng)將地板或小連梁分為多個墻段，每個墻段的高寬比不小于2。

2．每個墻段可以是單面墻、小開口墻或聯(lián)合墻。每個墻的寬度不應(yīng)大于8.0m，以確保墻體由彎曲承載力控制，并充分發(fā)揮垂直分布筋的作用。在內(nèi)力計(jì)算中，不考慮墻段之間的地板或弱連梁，每個墻段作為獨(dú)立的剪力墻計(jì)算。

二、剪力墻設(shè)計(jì)

剪力墻承受的垂直荷載一般是結(jié)構(gòu)自重和地面荷載，通過地面?zhèn)鬟f到剪力墻。除了在連梁（門窗開口上的梁）中產(chǎn)生彎矩外，垂直荷載主要在墻體上產(chǎn)生軸力�？筛鶕�(jù)剪力墻的荷載面積簡單計(jì)算。

在水平荷載的作用下，剪力墻的應(yīng)力分析實(shí)際上是一個二維平面問題，應(yīng)根據(jù)平面問題進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。它可以在計(jì)算機(jī)的幫助下進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算精度高，但工作量大。在工程設(shè)計(jì)中，可根據(jù)不同類型剪力墻的應(yīng)力特點(diǎn)進(jìn)行簡化計(jì)算。

整體墻和小開口整體墻：在水平力的作用下，整體墻類似于懸臂柱，整體墻的截面彎矩和剪力可根據(jù)懸臂構(gòu)件計(jì)算。由于孔的影響，整體墻之間的應(yīng)力分布不再是直線，但偏差不大。可以在整體墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。

聯(lián)肢墻：聯(lián)肢墻由一系列連梁約束的墻肢組成，可采用連續(xù)法近似計(jì)算。

壁框：壁框可簡化為帶剛域的框架，采用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法計(jì)算。

框架支剪力墻和開孔不規(guī)則的剪力墻:這兩種剪力墻比較復(fù)雜，最好用有限元法借助計(jì)算機(jī)計(jì)算。

框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，兩個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在水平荷載下的變形規(guī)律完全不同�？蚣艿膫�(cè)移曲線為剪切型，曲線凹向原始位置；剪力墻的側(cè)移曲線為彎曲型，曲線凸向原始位置。在框架-剪力墻（以下簡稱框架）中－在剪切結(jié)構(gòu)中，由于樓蓋在自身平面上剛度較大，框架和剪力墻在同一高度下的側(cè)移基本相同。這使得框架剪切結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線既不是剪切型，也不是彎曲型，而是彎曲剪切混合型，簡稱彎曲剪切型。

在結(jié)構(gòu)底部，框架將剪力墻向右拉；在結(jié)構(gòu)頂部，框架將剪力墻向左推。因此，框架-剪切結(jié)構(gòu)的底部側(cè)移小于純框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移，大于純剪切墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移；頂部側(cè)移恰恰相反�？蚣芎图羟袎�共同承受外部載荷，同時保持變形相互作用，以保持變形協(xié)調(diào)。框架與剪切墻之間的這種相互作用關(guān)系是協(xié)調(diào)工作的原理。

考慮到地震作用組合的剪力墻，應(yīng)按規(guī)定計(jì)算正截面的抗震承載力，但在正截面承載力計(jì)算公式的右側(cè)，除以相應(yīng)的承載力抗震調(diào)節(jié)系數(shù)γRE。剪力墻各墻肢截面考慮地震效應(yīng)組合的彎矩設(shè)計(jì)值：一級抗震等級剪力墻底部加固部分及以上一層，根據(jù)墻肢底部截面考慮地震效應(yīng)組合彎矩設(shè)計(jì)值，地震效應(yīng)組合彎矩設(shè)計(jì)值乘以增加系數(shù)。

三、小高層剪力墻設(shè)計(jì)實(shí)例

（一）布置

剪力墻的布置必須均勻合理，使整個建筑的質(zhì)感和剛性趨于重疊，而X，Y 兩向剛重比接近。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免一字剪力墻，如有，應(yīng)布置生長墻(h/w>8)；剪力墻上應(yīng)避免地板主梁平面外擱置，剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，梁高大于墻厚2.5倍時，應(yīng)計(jì)算暗柱加固，轉(zhuǎn)角處的墻肢應(yīng)盡可能長，因?yàn)檗D(zhuǎn)角處的應(yīng)力容易集中，生長墻應(yīng)布置在兩個方向。

(二)配筋及結(jié)構(gòu)

對于小型高層住宅，剪力墻面積大，因此合理控制剪力墻加固對結(jié)構(gòu)安全和工程經(jīng)濟(jì)起著非常重要的作用。

(3)剪力墻配筋(以200厚墻為例)

一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，垂直鋼筋放在內(nèi)側(cè)。鋼筋可滿足計(jì)算和規(guī)范建議的最小鋼筋率。加固區(qū)φ10@非加強(qiáng)區(qū)φ8200@雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但是，地下墻體的鋼筋是另當(dāng)別論的。由于地下墻體的鋼筋大多由水壓和土壓產(chǎn)生的側(cè)壓控制，而由于簡化計(jì)算往往由垂直鋼筋控制，為了增加計(jì)算墻體的有效高度，地下墻體的水平鋼筋可以放在內(nèi)側(cè)，垂直鋼筋可以放在外側(cè)。

(四)設(shè)置邊緣構(gòu)件

一、二級抗震設(shè)計(jì)的剪力墻底部加固部分及其上一層墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。對于普通剪力墻，建議加固區(qū)0，暗柱加固滿足規(guī)范要求.7%，一般部位0.5%�？刂贫讨�剪力墻配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%；小墻肢受力性能差，軸壓比應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī)定控制，框架柱應(yīng)設(shè)計(jì)橫截面，縱向鋼筋率加強(qiáng)區(qū)應(yīng)控制1.2%，一般部位1.0%；對于一個方向長肢另一個方向短肢的墻壁，暗柱常根據(jù)長肢墻進(jìn)行加固。

(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，彎矩和剪力很大，有時很難設(shè)計(jì)。如果連梁高度增加，鋼筋值有時會更大。從窗洞地板到窗臺，可以用磚或其他輕質(zhì)材料砌筑。當(dāng)窗臺上有凸窗時，可以增加一根梁，兩根梁之間用磚填充。連梁鋼筋應(yīng)對稱配置，腰鋼筋與墻體水平鋼筋相同。

四、結(jié)語

剪力墻在建筑設(shè)計(jì)中具有良好的抗震性能，結(jié)構(gòu)布局靈活，成本低，經(jīng)濟(jì)性好，因此該設(shè)計(jì)形式廣泛應(yīng)用于小型高層住宅。在總結(jié)設(shè)計(jì)、施工和使用中發(fā)現(xiàn)的問題并進(jìn)一步優(yōu)化后，這種結(jié)構(gòu)形式的小型高層住宅是一種值得發(fā)展的住宅模式。簡而言之，小型高層建筑設(shè)計(jì)一般努力合理經(jīng)濟(jì)，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)合理把握關(guān)鍵部分和次要部分，這也是小型高層建筑設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的方向。